الواقع الافتراضي والمحاكاة الحاسوبية * برايBrey 1 ترجمة د .محمد عسيري الواقع الافتراضي Virtual Reality ظهر هذا المصطلح في ثمانينيات القرن الماضي ،وقد تطورت هذه التقنية مع ظهور أنظمة العرض الرأسية أو ما يعرف بخوذة العرض الرأسية و قفاز البيانات وسترة البيانات المرتبطة بالكمبيوتر ( انظر الصورة .)3 ،2 ،1 ) )3سترة بٌانات ) )2قفاز بٌانات ) )1نظام العرض الرأسً HMD هذه التكنولوجيا تسمح بعرض البيئات ثلاثية باستخدام اجهزة العرض الرأسية وقفازات وسترة البيانات ،والتفاعل معها تفاعل كامل ،هذه الأدوات المساعدة تسمح بتسجيل وتعقب حركات جسم اللاعب ونقلها على هيئة بيانات لجهاز الكمبيوتر ليقرآها، ومن ثم يقوم الكمبيوتر بتسجل استجابات مختلفة وفقا لهذه الحركات. ساعدت هذه الأدوات التكنولوجية المصاحبة بشكل رئيسي على تعريف الواقع الافتراضي ،والذي يعرف بأنه بيئات انغماسية تفاعلية ثلاثية الأبعاد مولدة بواسطة الكمبيوتر تجسد فيها التفاعلية بواسطة عدة قنوات مشتملة على الحس وتحديد المواقع وردود الأفعال .ووفقا لشريمان وكريغ ( )Sherman and Craig, 2003تتكون البيئة الافتراضية من أربع عناصر رئيسية هي : العالم الافتراضي ، virtual worldالانغماسية ، Immersionردود الأفعال الحسية ،Sensory feedbackوالتفاعلية .Interactivityفالعالم الافتراضي هو وصف لمجموعة من الكائنات موجودة في البيئة والقواعد والعلاقات التي تحكم هذه الكائنات مع بعضها البعض ،هذا العالم يتم تصميمه بواسطة الكمبيوتر .ثانيا ،الانغماس ،وهو شعور الفرد بأنه جزء من هذا العالم الذي يعيش كامل تفاصيله دون أن يكون مراقب خارجي فقط ،ثالثا ،ردود الافعال الحسية هي التزويد ببيانات حسية انتقائية عن البيئة على أساس إدخال المستخدم ،فالأفعال والمواقف التي يقوم بها اللاعب أو المستخدم توفر واقع مشاهد وتحدد ما هي الاستجابة الحسية التي ستعطى له ،واخيرًا التفاعلية ،وهي استجابة العالم الافتراضي إلى إجراءات المستخدم أو اللاعب ،حيث يشمل هذا التفاعل القدرة على التنقل بين العوالم الافتراضية والتفاعل مع الكائنات ،والشخصيات والأماكن. 1 Brey, P. (2008). ‘Virtual Reality and Computer Simulation,’ Ed. Himma, K. and Tavani, H., Handbook of Information and Computer Ethics, John Wiley & Sons.
ويعود سبب وجود تعريفات مختلفة (محدودة ،وواسعة) للواقع الافتراضي في الأدبيات التي تتناول هذا الجانب إلى أن هذه العناصر الأربعة يمكن ان تكون مدركة أو ملحوظة بدرجات متفاوتة -إما كبيرة أو صغيرة -مع الكمبيوتر ،فالتعريفات المحدودة تعرف الواقع الافتراضي على أنه انغماس وتفاعل كامل مع البيئة ثلاثية الأبعاد ،ومع ذلك ،هناك العديد من البيئات الافتراضية التي لا تستوفي جميع هذه المعايير إلى أقصى حد ممكن ،ولكن لا يزال من الممكن تصنيفها على أنها بيئات واقع افتراضي ،فألعاب الكمبيوتر التي تلعب من على سطح المكتب بواسطة لوحة المفاتيح والفأرة ،مثل لعبة دومو و هاف ليف ( & Doom ( ) HalfLifeصورة )6 ،5 ،4ليست انغماسية تماما ،وردود الفعل الحسية والتفاعل فيها أكثر محدودية مما هو مفترض في أنظمة العالم الافتراضي الانغماسية والتي تشمل أنظمة عرض رأسي و سترة بيانات ،ومع ذلك ،فإنها تنتمي للعوالم الافتراضية الحالية التي توصف بأنها انغماسية و تفاعلية إلى حد ما ،حيث تتضمن ردود الفعل البصرية والسمعية .ولذلك فيمكننا الاستعانة بتعريف أوسع للعوالم الافتراضية والذي ذكره براي) )Brey,1999حيث أشار إلى ان العالم الافتراضي هو بيئة تفاعلية ثلاثية الأبعاد مولدة بواسطة الكمبيوتر والتي يشعر الفرد فيها بأنه جزء منها أو قريب إلى حد ما منها ،ومن منطلق هذا التعريف فالبيئات الافتراضية تشمل البيئة الانغماسيه ،والغير انغماسيه ( القائمة على الشاشة فقط). ) )6لعبة هاف لٌف Half-life ) )5مشهد من مغامرات لعبة دووم Doom ) )4لعبة دووم Doom إن مفهوم العالم الافتراضي ، virtual worldأو البيئة افتراضية ، virtual environmentالذي ذكره كلا من شيرمان و كريغ ،هو أوسع من ذلك الواقع الافتراضي virtual realityوالذي سابق الذكر في تعريف براي . 1999فالعالم الافتراضي يمكن أن يتحقق من خلال ردود الفعل الحسية ، Sensory feedbackوفي هذه الحالة فإنه ينتج \"الواقع الافتراضي\" ،ولكن يمكن أيضا أن يتحقق بدون ذلك ،فالنص القائم على المغامرة في الألعاب الكلاسيكية مثل لعبة زورك ( ،) Zorkعلى سبيل المثال ،يتم فيها اللعب في وسط عوالم افتراضية تفاعلية ،ولكن يتم إعلام المستخدمين عن حالة هذا العالم من خلال النص ( الصورة ،)7حيث توفر مدخلات نصية ،واللعبة تستجيب مع المعلومات النصية بدلا من ردود الفعل الحسية حول التغيرات في عالم هذه اللعبة.
) )7مشهدان من شاشة مغامرات لعبة زورك Zork على هذا الأساس فإن العالم الافتراضي ، virtual worldأو البيئة افتراضية virtual environmentهي بيئة تفاعلية مولدة بواسطة الحاسوب ،بينما الواقع الافتراضي virtual realityهو نوع خاص من العالم الافتراضي virtual worldأو جزء منه ،و الذي ينطوي على ردود الفعل الحسية تجاه الموقع-والحركة النسبية. إلى جانب مصطلح \"الواقع الافتراضي\" ، virtual realityهناك مصطلح \"الواقعية\" virtualityوالصفة المشتقة منه \"افتراضية\" ، virtualهذا المصطلح له معنى أوسع بكثير من مصطلح \"الواقع الافتراضي\" “ ”virtual realityأو حتى \"بيئة افتراضية\" “ ،”virtual environmentكما هو واضح فإن مصطلح \"الافتراضي\" “ ”virtualيشير إلى أي شيء يتم إنشاؤه أو يُح ّمل بواسطة الكمبيوتر والذي يحاكي \"الحقيقية\" أي كيان موجود بشكل فزيائي ،مثل الذاكرة الافتراضية “virtual ” memoryأو المنظمة الافتراضية “ .”virtual organizationفي هذا المقال ،سوف يكون التركيز على الواقع الافتراضي virtual realityوالبيئات الافتراضية ، virtual environmentsولكن في بعض الأحيان ،وخاصة في القسم التالي ،ظاهرة أوسع من الواقعية ستناقش كذلك. وبالعودة إلى موضوع الواقع الافتراضي ، virtual realityيمكن التمييز بين المستخدم المفرد single-userومتعدد المستخدمين multi-userأو العالم الافتراضي الشبكي ، networked virtual realityفي حالة المستخدم المفرد هناك مستخدم واحد فقط في الواقع الافتراضي ،في حين أن الواقع الافتراضي متعدد المستخدمين هناك العديد من المستخدمين الذين يشتركون في بيئة افتراضية واحدة ،ويبدون للآخرين كشخصيات افتراضية avatarsوالتي هي رسوم لشخصيات تمثل الأشخاص الحقيقيين في الواقع الافتراضي .وهناك نوع خاص من الواقع الافتراضي يسمى \"الواقع المعزز\" augmented realityوالذي يكون فيه جوانب من العالم الافتراضي ممزوجا بالعالم الحقيقي الذي ُيرى من خلال الرؤية العادية أو وصلة الفيديو (صورة ،)8وعادة ما يتم ذلك من خلال نظارات شفافة حيث تضاف رسومات الكمبيوتر أو بيانات لما يشاهد من مناظر حقيقية خلال هذه النظارة ،وعودة للواقع الافتراضي ،فعلاوة على ذلك ،فهناك أنظمة التواجد عن بعد والتشغيل عن بعد ،والتي تزود شعور الفرد وقدرته على التلاعب من مكان بعيد عن طريق عرض الصور ونقل الأصوات له من البيئة الواقعية والتي يمكن (اختياريا) أن يتعامل معها ايضًا من بعد عن طريق أنظمة معالجة عن بعد مثل الأذرع الروبوتية.
) )8صور لأنظمة الواقع المعزز والذي هو مزٌج بٌن العالم الافتراضً والعالم الحقٌقً المحاكاة الحاسوبية Computer simulation محاكاة الكمبيوتر هو برنامج كمبيوتري يحتوي على نموذج لنظام معين ،هذا النظام يمكن أن يكون حقيقي أو النظري ،بحيث يمكن تنفيذه بواسطة البرنامج ،ومن ثم تحليل مخرجاته .محاكاة الكمبيوتر هي أيضا اسم للتخصص الذي يجري فيه تصميم النماذج وتنفيذها وتحليلها ،وعادة ما تكون نماذج المحاكاة الحاسوبية مجردة وتنطوي على نماذج رياضية ،حيث أصبحت المحاكاة الكمبيوترية المعتمدة على النمذجة الرياضية جزءًا مهما للعديد من النظم الطبيعية كالعلوم الطبيعية ،والنظم البشرية وايضاً في مجال العلوم الاجتماعية ،والنظم التكنولوجية كالعلوم والهندسة ،وذلك من اجل اكتساب معرفة عميقة حول العمليات التي تتم في هذه الأنظمة ودراسة آثار الظروف البديلة و مسارات العمل فيها. ليس من العادة أن يكون الهدف من المحاكاة الحاسوبية ،كما هو الحال في الواقع الافتراضي ،عمل نمذجة مرئية لأنظمة واقعية، فبعض النظم في المحاكاة تكون مجردة ،وحتى بالنسبة لتلك النظم الواقعية ،غالبا ما يتم محاكاة الاجزاء المجردة منها ،وليس عرض تصوري لكامل هذا النظام أو البيئة ،وعندما يستخدم العرض التصوري للؤنظمة الواقعية ،فإنه عادة ما يُر ّكز فقط على الميزات والاجزاء التي لها صلة بأهداف المحاكاة ،فلا ُيسعى إلى الواقعية فيها ولا إلى اظهار كامل تفاصيل النظام التي عادة ما يطمح اليها في الواقع الافتراضي. وهناك فرق آخر مع الواقع الافتراضي هو أن المحاكاة الحاسوبية لا يلزم أن تكون تفاعلية ،ففي مثل هذا النوع من أنظمة المحاكاة ،يقوم المستخدم عادة بتحديد عدد من المتغيرات أو المعلمات ( )Parametersفي بداية المحاكاة ثم يتم تشغيل نظام المحاكاة دون أي تدخلات خارجية ،وفي هذه الحالة القياسية ،لا يعتبر المستخدم جزء من المحاكاة ،كما يحدث في الواقع الافتراضي .باستثناء المحاكاة التفاعلية ( ،)interactive simulationوالتي هي نوع خاص من أنواع المحاكاة ،حيث تستلزم تفاعل المستخدم مع النموذج أو النظام ،وكمثال لهذه المحاكاة التفاعلية محاكاة الطيران ،فإذا كانت المحاكاة التفاعلية تتيح استخدام رسومات ثلاثية الأبعاد وردود فعل حسية ،فإنه يوصف بأنه شكل من أشكال الواقع الافتراضي ،احيانا كثيرة يستخدم مصطلح \"المحاكاة الحاسوبية\" ليشمل أي برنامج كمبيوتري يحاكي نظام او بيئة معينة ،حتى لو لم يستخدم لاكتساب معرفة عن تشغيل نظام معين ،وبهذا المعنى الواسع ،فإن البيئات الافتراضية على الأقل هي تلك التي تهدف إلى عمل نماذج واقعية ويمكن أيضا وصفها بمحاكاة حاسوبية.
الواقع المعزز Augmented Reality2 مّر الواقع الدعزز ( )ARبتطورات إلى أن أصبح كما ىو اليوم ،فقد بدأت الفكرة بمحاولة لزاكاة الواقع ،حيث قام سوذيرلاند Sutherlandفي عام ،5691بوضع فكرة لـما أسماه بـ ( العرض الجوىري ) Ultimate Displayالذي يدثل الأسلوب الصحيح لمحاكاة الواقع ،والتي كانت تهدف لوصف العرض الأمثل عند تصميم عروض العالم الافًتاضي، ىذه الفكرة قائمة على عدة نقاط ىي :العرض الافًتاضي يقوم على استخدام الأجهزة المحمولة بالرأس ،وتوفير صوت ثلاثي الأبعاد ،وتزويد بالتغذية الراجعة الحسية ،واستخدام الحاسب الآلي في تصميم البيئات ،وتسهيل تفاعل الدستخدم مع البيئةكما في الواقع ،وقد تحولت ىذه النقاط إلى أساس لتصميم البيئات الافًتاضية ،ومع التطور الحادث في لرال الأجهزة الإلكًتونية الصغيرة والمحمولة باليد ،خرجت ىذه التقنية خارج جدران الدختبرات ،حيث لصد بين سطور أدبيات تاريخ التكنولوجيا عدة تجارب للواقع الدعزز ،فقد ذكر فانكريفلين و بويلمان ( Van Krevelen and )Poelman, 2010تجربة شركة بوينغ لصناعة الطائرات مع الواقع الدعزز ،حيث بدأت ىذه التجربة عندما واجو عمال التصنيع مشكلة في صعوبة تجميع الأسلاك الطويلة للطائرة النفاثة 777وتركيبها في الأماكن المحددة لذا وفقا لورقة التعليمات التي يتمعنون فيها بدقة و بصورة مستمرة ،حيث قام العالدان كوديل Caudellو زميلة ميزيل Mizellاللذان يعملان في شركة بوينغ بإبتكار طريقة تعتمد على تقنية الواقع الدعزز لدساعدة العمال على حل ىذه الدشكلة عام 5661م ،وذلك من خلال تزويد الع ّمال بشاشة عرض شفافة توضح أماكن إستقرار الأسلاك ،وبالفعل كانت طائرة 777النفاثة ىي أول طائرة أعد لذا نموذج رقمي قبل تجميعها. كما ظهرت أنظمة تقوم بتسجيل رسوم ثلاثية الأبعاد ومعلومات الدرشد السياحي والتي تسمح للزائر من رؤية معلومات افًتاضية على الدباني الحقيقية أو القطع الأثرية ،مثل بيئة أنظمة الواقع الدعزز النّقال Mobile Augemented Reality Systemsو التي تعرف بإختصار ) ،(MARSحيث ظهرت ىذه البيئة عام 5666بواسطة جامعة كولومبيا ،Columbia Universiyويستخدم ىذا النظام عن طريق جهاز عرض للمعلومات يلبس كخوذة على الرأس وحقيبة ظهر تحتوي على جهاز كمبيوتر (.)Wagner, Schmalstieg, 2003 ومع التطور السريع في الأجهزة والبيئات الافًتاضية نشأت عدة اسماء ومصطلحات مثل العالم الافًتاضي والواقع الافًتاضي والواقع الدعزز ،والبيئات الدختلطة ،والافًتاض الدعزز ،والتي يستخدمها البعض كمصطلح واحد بينما ىي في 2من دراسة عسٌري والطرباق 2118
الحقيقة تدل على عوالم لستلفة ،فيشير ميلغرام و كيشينو ( )Milgram, Kisinho, 1994إلى أن ىناك عدة بيئات تقع بين الواقع الحقيقي و الواقع الافًتاضي ،وتختلف فيما بينها في درجة دمج العناصر الافًتاضية داخل البيئة (الشكل.)5 : البٌئات المختلطة البٌئة الواقعٌة بٌئة الواقع المعزز البٌئة الافتراضٌة بٌئة الافتراض المعزز الشكل ( )1أنواع البيئات (المصدر ،Klofer E., 2008 :ص)113 حسب الشكل ( )5فالبيئات الدختلطة ىي بيئات تعتمد على توظيف التقنية وتقع بين البيئات الحقيقية والافًتاضية، فالبيئة الدعززة توظف التقنية وتضيف عناصر افًتاضية لبيئة واقعية ،وتشكل العناصر الحقيقية مضمونها بشكل أكثر من العناصر الافًتاضية ،بينما لصد نظيرتها الدسماه ببيئة الافًتاض الدعزز وىي البيئة الافًتاضية والدعززة بعنصر أو عناصر حقيقية كأن يظهر شخص حقيقي في منظر افًتاضي يحاكي الطبيعي ،حيث تطغى العناصر الافًتاضية في ىذه البيئة أكثر من الواقعية ( .)Klofer, 2008بينما يرى براي ( )Brey,2008أن بيئات الافًتاض الدعزز أو الواقع الدعزز ىي مثال صريح للبيئات الدختلطة ومهما كانت درجة الخلط في تلك البيئات بين العناصر الحقيقية والافًتاضية فإنها تشكل في لرملها بيئات الواقع الدعززة. ويضيف مان ( )Mann,2002أنو بإضافة كائن أو لزتوى افًتاضي لبيئة حقيقية فإننا لضصل على الواقع الدعزز، ويقابل ىذا الدفهوم في الجهة الأخرى مفهوم أخر وىو حذف كائن من بيئة حقيقية ،كأن يتم حذف كائن موجود في الحقيقة ولكن عند مشاىدتو عبر كاميرا النظام يختفي ىذا الكائن وكأنو غير موجود ،وقد أطلق على ىذا النظام الواقع الدقلّص (،)diminished realityكما تقع حالة في منتصف ىاتين الحالتين وىي عندما يقوم النظام باستبدال كائن في الحقيقة بكائن أخر ليس لو وجود ،مثل أن يتم استبدال طائر في بيئة حقيقية بصورة حيوان أليف وقد أطلق على ىذا مظلة الواقع الدعزز إلى أن كلا النظامين يقعان تحت وىناك من يذىب (.)modulated reality االفدًُتاحّوضلي النظام بالواقع أساليب تستخدم حقيقي بآخر افًتاضي فجميعها أو استبدال عنصر أو حذف عنصر حقيقي فإضافة كائن تحت مظلة الواقع الدعزز ( Van Krevelen & Poelman, 2010; Azuma, Baillot, Behringer, Feiner, Julier, .)& MacIntyre, 2001
وذكر آزوما Azumaوآخرون أنو لكي يطلق على نظام أنو نظام واقع معزز فيجب أن يحوي ثلاثة عناصر رئيسية ىي :الجمع بين عناصر واقعية وافًتاضية ،وتتفاعل مع الدستخدم في نفس الوقت ،وتتضمن تقنية ثلاثية الأبعاد ،حيث تكون العناصر الافًتاضية بمحاذاة مضبوطة مع العناصر الواقعية داخل نظام الواقع الدعزز (.)Azuma, et. al, 2001 كما أكد ُجربربت Grubertوزملاءه أن الواقع الدعزز يدتاز بثلاثة عناصر رئيسية ىي :أنو نظام ثلاثي الأبعاد ،والدمج التزامني ،والتفاعل ،حيث يشكل البعد الثالث جزء مهم من تكوين الصورة في بيئات الواقع الدعزز ،فالأجهزة الالكًتونية تقوم بدمج لزتوى رقمي ثلاثي الأبعاد أمام الدشاىد ،ويعتبر ىذا الجانب جانب رئيسي في تقنية الواقع الدعزز ،أما الدمج التزامني :فيعني القدرة على دمج الصوت والصورة أو الفيديو أو النص مع الواقع الحقيقي بطريقة متزامنة ومنتظمة دون الحاجة إلى التسجيل و الًتكيب والدونتاج لاحقا ،وأخيراً التفاعل ،حيث يتصف الواقع الدعزز بالتفاعلية ،فالدستخدم يستطيع التحرك حيث يشاء وبزوايا لستلفة مع استمرارية تعزيز الواقع بالكائنات الافًتاضية ).(Grubert & Grasset, 2013 ويتكون نظام العرض في الواقع الدعزز البسيط من كاميرا ووحدات رقمية وشاشة عرض (الشكل ،)2 :حيث تقوم وحدة التصوير بإستقبال الصورة من عدسة الكاميرا ،ومن ثم تقوم وحدة التتبع بحساب الدوقع الصحيح والدوران للكائن الافًتاضي ،وتعتبر ىذه الوحدة قلب نظام الواقع الدعزز ،حيث تقوم بإضافة الكائنات الافًتاضية كجزء من عرض الشاشة الحقيقية ،وتدكن من التعامل مع الكائن الافًتاضي بوضعية 9درجات حرية [ 3( ]6POFدرجات للأبعاد الثلاثية ،و 3درجات للدوران حول المحاور الثلاثة) ،فتمنح الكائن الافًتاضي حرية التحكم بحركتو داخل الدنظر الحقيقي ،ثم تقوم وحدة التجميع بجمع الصورة الحقيقية والكائنات الافًتاضية عن طريق الوضعية المحسوبة ،ومن ثم تعرض الصورة الدعززة على الشاشة (.)Siltanen, 2012 وحدة التصوٌر الحاسب الآلي العناصر وحدة التتبع الافتراضية كامير صورة وحدة التجميع صور العرض ا ة + معزز شكل ( )2لسطط نظام الواقع الدعزز البسيط (الدصدر( Siltanen, 2012:
ويشير آزوما وآخرون ( )Azuma, et. al, 2011إلى أن تقنيات الواقع الدعزز لا تقتصر على حاسة البصر فقط ،وإنما تشمل جميع الحواس مثل السمع واللمس وحتى الرائحة .ويرى فانكرفلين و بوليمان ( Van Krevelen, and )Poelman, 2010أن أسلوب العرض في أنظمة الواقع الدعزز تشمل ثلاثة أنواع ىي: أولاً :العرض السمعي Aural displayوفي ىذا الأسلوب يتم عرض الصوت أحادي دون أبعاد (0- ،)dimensionalأو بنظام الاسًتيو ( ،)1-dimensionalأو على ىيئة بعدين ( )2-dimensionalمثل سماعات الرأس العادية ومكبرات الصوت ،ويعتبر أسلوب العرض السمعي ثلاثي الأبعاد ()3-dimensional من أرقى أنواع أساليب العرض ىذه وأحدثها وىو في مرحلة التجريب الأولية وغالباً ما يستخدم في أنظمة البيئات الافًتاضية والدعززة ،ويبرز أسلوب عرض متطور سمعي -لدسي ( )Haptic audioكأسلوب لعرض الصوت عالي الجودة ،وفي ىذا النوع يزيد شعور الدستخدم بالواقعية والإنغماسية مثل منتجات Turle © Beachوالدستخدمة كملحقات تعمل على أجهزة ألعاب الفيديو مثل الإكس بوكس ©XBOX والبلايستشن © PLAYSTAIONوتعمل على أنظمة الويندوز والماك. ثانياً :العرض الدرئي Visual Displayوىذا الأسلوب يعتمد على عرض الكائنات الافًتاضية والواقعية بصرياً وىناك ثلاثة أنواع لذذا العرض ،الإدراك عبر الفيديو video see-throughحيث يتم تحويل الواقع إلى صور رقمية عبر كاميرا الفيديو يسهل التعامل معها رقمياً بإضافة أو حذف العناصر الافًتاضية للمشهد ،وتدتاز ىذه الطريقة بإمكانية تشغيلها في الأماكن الدغلقة وفي الذواء الطلق ،إذ إن تباين وسطوع الصورة يتماشى مع البيئة الحقيقية وكمثال على ىذا النوع الفلاتر الدستخدمة مع عروض الفيديو في تطبيق اسناب شات © ،Snapchatوالأسلوب الثاني ىو الإدراك عبر الرؤية البصرية Optical see-throughيقوم ىذا الأسلوب بجمع الكائنات الافًتاضية الدولدة بواسطة الكمبيوتر مع صور العالم الحقيقي من خلال الدرايا والعدسات الشفافة ( غالباً بواسطة نظارات رؤية شفافة ذات سطح مستوي أو منحني) ،من عيوب ىذه الطريقة أن تراكب الكائنات الافًتاضية مع الواقع خلال العدسات الشفافة يقلل من تباين وسطوع كلاً من الصورة الافًتاضية والواقع على حد سواء لشا يحد من استخدامها في الذواء الطلق ،أما أسلوب العرض الأخير فهو الإسقاطي Projective Displayتتضمن عروض بصرية تدمج بعض الكائنات الافًتاضية مع الواقع ويتم مشاىدتها من خلال العرض الاسقاطي ،وتتميز ىذه التقنية بكبر مساحة العرض ،وما يديز ىذا الأسلوب ىو عدم حاجتو لنظارات خاصة ،ومن عيوبو أنو يحتاج لأماكن مغلقة للعرض إذ إن السطوع وتباين الصورة يتأثر بشدة الضوء كثيراً.
ثالثاً :العرض اللمسي Haptic Displayفي ىذا الأسلوب تتألف بيئة الواقع الدعزز من كائنات افًتاضية إلى جانب تلك الواقعية مع توفير واجهات للمستخدم تدكنو من التفاعل معها ،وفي ىذه التقنية تكون الأنظمة على وعي بمكان واتجاه الدستخدم من خلال خاصية التتبع والإستشعار ،فعندما يتم إسقاط أشعة تدثل لوحة الدفاتيح على سطح طاولة مثلاً بحيث يتمكن الدستخدم من استخدامها كما لو كانت لوحة الدفاتيح العادية ،ويدخل الأوامر من خلالذا إلى جهاز الكمبيوتر ،كذلك لوحة الذاتف الكفية والتي تدكن الدستخدم من التعامل مع ىاتفو باستخدام الأشعة الساقطة علىكفو جميعها أمثلة على بيئات الواقع الدعزز الذي يوظف واجهات للمستخدم للتفاعل معها.
مفهوم الفصول الافتراضية: هي فصول تعتمد على التقاء الطلبة والمعلم عن طريق الإنترنت وفي أوقات مختلفة للعمل على قراءة الدرس وأداء الواجبات وإنجاز المشاريع. أدوات الفصول الافتراضية : • اللوحات البيضاء Whiteboards:وهي تساعد جميع الطلبة على المشاركة في الكتابة والرسم عليها. • البريد الإلكتروني E-mail:تقنية يمكن من خلالها إرسال مستندات أو وثائق إلكترونية بين المشتركين عبر الشبكة \". • مؤتمرات الفيديو Video conferencing:التواصل بالصوت والصورة والنص بين المعلم وطلابه والطلاب بعضهم البعض \". • مؤتمرات الصوت Audio conferencing:التواصل بالصوت والنص بين المعلم وطلابه وبين الطلاب بعضهم البعض. • الغرف الجانبية Breakout Room:أداة تعطي قائد الجلسة إمكانية تقسيم الموجودين في الغرفة الصفية إلى مجموعات جانبية (مجموعات التعلم التعاوني)،لتبادل الآراء والتفاعل فيما بينهم\" • الاختبارات القصيرة /استطلاع الرأي :تعطى هذه الأداة لقائد الجلسة في الفصل الافتراضي لتمكنه من إجراء اختبارات قصيرة أو لتبادل الآراء أو إجراء استطلاع رأي ليقيس به نجاح الجلسة وتحقق أهدافها ويستطيع القائد الحصول على النتيجة مباشرة وبشكل سهل. أنواع الفصول الافتراضية: يوجد نوعين من الفصول الافتراضية وهي: -1الفصول المتزامنة. -2الفصول الغير متزامنة. الفصول المتزامنة: هي التقاء المعلم والطلاب في نفس الوقت على الانترنت عن طريق مؤتمرات الفيديو والصوت وهناك العديد من البرامج التي تقوم بعمل فصول افتراضية متزامنة وتقدم خدمات عديدة مثل غرف الدردشة والبث المباشر بالفيديو والصوت والمشاركة في السبورة البيضاء وغيرها . الفصول الغير متزامنة: هي فصول إلكترونية عن طريق التقاء الطلاب بالمعلمين عن طريق الانترنت في أوقات مختلفة بمعنى غير مرتبط بوقت محدد. مثل :أداة التمارين والواجبات المنزلية ،.قراءة الدروس، .قائمة الدرجات ،.إرسال الأعمال والمشاريع إلى المعلم. أنظمة الفصول الافتراضية: تعتمد الفصول الافتراضية على نظم مخصصة لعقد محاضرات دراسية من خلال الإنترنت ،وتتيح اللقاء مع الطلاب بشكل مباشر عبر شبكة الإنترنت لعرض المحتوى التعليمي بكافة أشكاله بالصوت والصورة وتلقي أسئلة الطلبة والإجابة عليها .يستخدم الأستاذ والطالب في نظام الفصول الافتراضية تقنيات تمكنهما من التواصل معًا ،مثل غرف الدردشة Chat Roomsالتي تتيح التواصل بالنص بين المعلم وطلابه وبين الطلاب وبعضهم البعض ،و اللوحات البيضاء ) (Whiteboardوالمشاركة في البرامج
ومؤتمرات الفيديو Video Conferenceومؤتمرات الصوت Audio Conferenceالتي تساعد على \"التواصل بالصوت والصورة والنص بين المعلم وطلابه والطلاب بعضهم البعض .بالإضافة إلى الغرف الجانبية Breakout Roomsالتي توفر للمدرس إمكانية تقسيم الموجودين في الغرفة الصفية إلى مجموعات جانبية (مجموعات التعلم التعاوني) ،لتبادل الآراء والتفاعل فيما بينهم. مميزات الفصول الافتراضية: -1الانخفاض الكبير في التكلفة عن الفصول الدراسية. -2إمكانية التوسع في عدد الطلاب. -3أن عملية التعلم غير محددة بوقت ومكان معين. -4إمكانية تسجيل الدروس لإعادة مشاهدتها. عيوب الفصول الافتراضية: -1ضرورة أن يكون للطالب القدرة على استخدام الحاسب الآلي. -2صعوبة التقييم. -3صعوبة المراقبة والمتابعة. -4تحتاج اتصال عالي لتطبيق بعض الأدوات . نماذج من الفصول الافتراضية \" سنترا \"Centra هو برنامج يتيح للطالب التفاعل الحي والمباشر مع أستاذ المادة بالصوت والصورة من خلال الإنترنت ،والخدمات التي يقدمها الفصول الإفترا ضية. سنترا: التفاعل الفوري. • • التعليم المزدوج) المدمج(. • محتوى صوتي ومرئي عالي. • • الإختبار والتقييم. • تقنية الوسائط المتعددة. • • دعم تعدد اللغات. المقابلات الإلكترونية. متطلبات برنامج سننترا: • حاسوب متصل بالإنترنت. • نظام تشغيل. • متصفح ويب. • كاميرا. • سماعة ومايكرفون.
مفهوم المعامل الافتراضية: تعد المعامل الافتراضية Virtual Labsأحد تطبيقات ما يسمي بالواقـ ـــ ـ ـ ـــع الافتراضي Virtual Realityوهو أحد مستحدثات تكنولوجيا التعليم ،والذي يعد بيئة تعليم مصطنعة أو خيالية بديلة عن الواقع الحقيقي وتحاكيه ،والمتعلم هنا يعيش في بيئة تخيلية يتفاعل ويشارك ويتعامل معها من خلال حواسه وبمساعدة جهاز الكمبيوتر وبعض الأجهزة المساعدة. وتعرف المعامل الافتراضية بأنها بيئة منفتحة يتم من خلالها محاكاة مختبر العلوم الحقيقي والقيام بربط الجانب العملي بالجانب النظري ،ويتم من خلاله تدريس مهارات التفكير ،ويكون لدى الطلاب مطلق الحرية في اتخاذ القرارات بأنفسهم دون أن يكون لذلك أي آثار سلبية .قد تكون المعامل الافتراضية تعتمد على شبكة الانترنت وقد تكون مخزنة على الحاسب الآلي ولا تحتاج إلى اتصال بالانترنت .ويمكن الحصول من خلالها على نتائج مشابهة لنتائج المعامل الحقيقية. محاكاة لتجربية في افيزياء في معمل افتراضي المكونات الرئيسية للمختبرات الافتراضية: -1الأجهزة والمعدات العملية: وهي الأجهزة والمعدات والمستشعرات التي يتم ربطها مع أدوات المختبر لنقل الأوامر و إشارات التحكم وتغيير قيم المدخلات وا ستخلاص النتائج والقراءات والملاحظات الخاصة بالتجربة. -2أجهزة الحاسب الآلي. -3الانترنت وتشمل جميع و سائط الاتصال بين مكونات المختبر و أدواته ،وهنا لا بد أن تكون خطوط الاتصال آمنة وبجودة موثوقة. -4البرامج الخا صة بالمختبر الافتراضي :وهي برامج المحاكاة المصممة من قبل فريق من المختصين. -5برامج المشاركة والإدارة: •من حيث المهام ومتابعة الأنشطة والصلاحيات. •متابعة الانشطة كتسجيل دخول الطلاب بالتفصيل وماعمله ومقدار التقدم. •ا لاصلاحيات أي من يستطيع رؤية عمل الطالب أو المعلم ومتابعته.
مميزات المعامل الافتراضية: -1تعوض النقص في الإمكانات المعملية الحقيقية لعدم توفر التمويل الكافي -2إمكانية إجراء التجارب المعملية التي يصعب تنفيذها في المعامل الحقيقية بسبب خطورتها علي المتعلم مثل تجارب الطاقة النووية أو الكيمياء أوالبيولوجيا الحيوية أو غيرها. -3إمكانية العرض المرئي للبيانات والظواهر التي لا يمكن عرضها من خلال التجارب الحقيقية. -4إمكانية تغطية كل أفكار المقرر الدراسي بتجارب عملية تفاعلية وهذا يصعب تحقيقه من خلال المعمل الحقيقي نتيجة لمحدودية الإمكانات والمكان والوقت المتاح للعملي. -5التزامن بين عملية شرح الأفكار النظرية والتطبيق العملي حيث أن التجارب المعملية الحقيقية مرتبطة بجدول معامل منفصل عن المحاضرات النظرية. -6إتاحة التجارب المعملية للمتعلمين في كل الأوقات ومن أي مكان -7تكرار التجربة بصفة شخصية ( التدريب الشخصي ) وبدون رقابة شخصية من المعلم للوصول إلى مرحلة الاستيعاب. -8إمكانية التفاعل والتعاون مع آخرين في إجراء نفس التجربة من بعد. -9إمكانية توثيق نتائج التجارب إلكترونيا بهدف تحليلها أو معالجتها أو مشاركتها مع الآخرين -11حماية المتعلم من مخاطر التدريب العملي في بداية مراحل التعلم -11إضافة طابع الممارسة العملية يساهم في جذب اهتمام المتعلمين ويشجع علي اندماجهم في عملية التعلم. -12عدم تأثر المستخدم بنوع البرمجيات أو الأجهزة المستخدمة حيث أن البرامج المستخدمة صالحة لكل النظم -13تحسين أداء الباحثين نتيجة لتوفير وقت الانتقال إلي أماكن تواجد المعامل البحثية. فوائد المعامل الافتراضية: . .1تعد بديلا ممتازا عن المختبرات التقليدية حيث تقدم للطلاب خبرات مهارية جدا من الخبرة المباشرة. .2تعطي الطالب قدرة كبيرة على تصور الكثير من المفاهيم التي يصعب تخيلها واقعيا. .3تسهم في التغلب على الكثير من المعوقات التي تحول دون ممارسة التجارب الواقعية. .4تواجه النقص في الأدوات التي لا تتوفر في المختبر. الفرق بين المعامل المحوسبة والمعامل الافتراضية. • المعامل المحوسبة هي تلك المعامل التي تعتمد على استخدام المستشعرات لإجراء التجارب المعملية لمادة العلوم ) فيزياء -كيمياء -أحياء ( وذلك باستخدام استديو البيانات Data Studioبواسطة الحا سب الآلي. • المعامل الافترا ضية هى بيئة افترا ضيه مبرمجة لإجراء التجارب المعملية بواسطة فرد واحد أو مجموعة من الأفراد المتواجدين في أماكن مختلفة ويمكنهم الاشتراك في بناء و إجراء نفس التجربة من خلال الويب أو العمل في مشروع بحثي مشترك. عيوب المعامل الافتراضية؟؟
استراتيجيات التدريس في المعمل الافتراضي استراتيجية المحاكاة الإلكترونية. • استراتيجية الممارسة والتطبيق ( التدريب والممارسة). • • استراتيجية حل المشكلات. • استراتيجية العروض العملية باستخدام المختبر الجاف. • • التعلم بالاكتشاف. التعلم التعاوني. مفهوم بعض استراتيجيات التدريس في المعمل الافتراضي: • المحاكاة الإلكترونية: \" تهدف هذه الطريقة إلى تقديم نماذج تفيد 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 تمثيلًا أو تقليدًا 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 نظراً لتكلفته أو لحاجته إلى إجراء العديد من العمليات المعقدة\". مثال على المحاكاة: • يكثر استخدام هذه الاستراتيجية في المجال الهندسي والصناعي. • التعلم على تركيب أجزاء المعدات الضخمة وربطها مع بعضها ،كذلك تعلم الطيران وكيفية التعامل مع الأزرار وأدوات التحكم .وكذلك قيادة السفن في عرض البحر. استراتيجية حل المشكلات: \"هي الحالة أو السؤال الذي يحتاج إلى إجابة ليست معروفة وليست جاهزة بل لابد من المرور بعمليات وخطوات تبدأ بتحديد المشكلة وفحصها وتحليلها ومن ثم الوصول إلى نتائج معينة بنا ًء على تلك الخطوات\". • مثال :ماذا يحدث لو وضعنا الصوديوم مع الماء؟ • تطبيق تجربة الصوديوم مع الماء من خلال المعمل الافتراضي .ويتم فيها تحديد الخطوات وتطبيق التجربة ثم ذكر النتيجة .النتيجة هي احتراق دخان ولهب. التعلم بالاكتشاف: ويمكن تعريف التعلم بالاكتشاف على انه التعلم الذي يحدث كنتيجة لمعالجة الطالب المعلومات وتركيبها وتحويلها حتى يصل الى معلومات جديدة حيث تمكن الطالب من تخمين او تكوين فرض او ان يجد حقيقة رياضية باستخدام عمليات الاستقراء او الاستنباط او باستخدام المشاهدة والاستكمال او اية طريقة اخرى ،وتعتبر هذه الطريقة من اروع الطرق التي تساعد الطلبة
على اكتشاف الافكار والحلول بانفسهم وهذا بدوره يولد عندهم شعورا بالرضى والرغبة في مواصلة العلم والتعلم ويفسح لهم المجال لاكتشاف افكار جديدة بانفسهم ،والتعلم بالاكتشاف نوعان هما: -1الاكتشاف الموجه: وهو النوع الذي يكون للمدرس دور الاشراف الكلي على نشاط الطلبة وتوجيهه في بيئة المعمل الافتراضي. -2الاكتشاف الحر: وهو الاكتشاف الذي يترك للطلبة حرية الاكتشاف داخل بيئة المعمل الافتراضي دون أي توجيه او اشراف من قبل المدرس. مثال: • تجربة فصل مخلوطين سائلين. • قد أعطي المتعلم الحرية في خلط سائلين والبحث عن حل لكيفية فصلهما. • قد أحدد السائلين وأطلب منه الوصول إلى طريقة فصل هذين السائلين . • يجب على المتعلم أن يدرس السائلين ويتعرف على خواصهما لكي يستطيع التعامل معهما ثم البحث عن الطريقة المناسبة لفصلهما عن بعضهما. • المختبر الجاف: \" المختبر الجاف يمكن تعريفه بالآتي :استخدام برمجيات حاسوبية مثل برنامج • Crocodile Physics, Chemistry, ICT, Mathematics لتنفيذ المتعلم للؤنشطة وإجراء تجارب للطلبة من خلال تفاعلهم مع جهاز الحاسوب بحيث يقدم المعلم التعليمات بشكل واضح للطلبة وترك الطلبة وإعطائهم فرصة التعلم بأنفسهم. أمثلة على المعامل الافتراضية يتميز المعامل الافتراضية بأدوات تسهل عملية المحاكاة والتفاعل و التي يتم استخدامها في المختبر الحقيقي مثل الزجاجيات واللهب وغيرها وكذلك المواد التي يتم بينها التفاعل مثل السوائل والغازات والمواد الصلبة وكل ما يمكن توفيره في مجال التفاعلات الكيمائية أو الفيزيائية. وعلى سبيل المثال نتعرف على برنامج التمساح Crocodileحيث قامت شركة مجد بالتعاون مع شركة ( Crocodile Clips )المنتجة للمختبرات الافتراضية بتعريب وتطوير وموائمة النسخة الإنجليزية من هذه البرامج لتلائم بيئة التعليم في المجتمع العربي بالإضافة إلى كون (مجد) هي الوكيل الحصري (للمختبرات الافتراضية ) في المملكة العربية السعودية ودول الخليج وباقي الدول العربية . وهذا من التطبيقات التي تتميز بالمرونة والسهولة وروعة الاستخدام ،تصلح لتنفيذ التجارب العلمية في (الفيزياء والكيمياء) للمراحل الدراسية المختلفة تقوم بمحاكاة المختبرات الحقيقية يستطيع المستخدم من خلالها تنفيذ التجارب الفيزيائية في (الإلكترونيات والحركة والقوى والبصريات والموجات) وكذلك تجارب الكيمياء بفروعها المختلفة ،ومن الامثلة عليه -:
- 1مختبر الكيمياء crocodile chemistry : يتيح المختبر التخيلي للكيمياء اجراء التجارب و التفاعلات الكيميائية بسهولة و أمان أثناء تجوالك في كروكودايل الكيمياء يمكنك اضافة المواد الكيميائية الى جانب الادوات الزجاجية و المعدات ,بإمكانك ايضا تحديد الكميات المطلوبة و التراكيز كما تشاء حيث ترى محاكاة دقيقة لتجربتك على الشاشة عند خلط المواد .كذلك يمكنك اضافة الرسومات البيانية ثلاثية الأبعاد لتحليل النتائج .كما يحتوى مختبر الكيمياء الافتراضي على المئات من المواد الكيميائية التي تساعدك في اجراء التجارب مختلفة . - 2مختبر الفيزياء crocodile physics : يمنحك مختبر كروكودايل الفيزياء التخيلي اداة محاكاة قوية لا جراء العديد من التجارب في العلوم التالية :الكهرباء ،الحركة و القوى ،البصريات الى جانب الموجات ،يمكنك اضافة الادوات و تعديلها كما تشاء حيث يتم محاكاة تجربتك بدقة لحظة بدئها وبوفر ادوات قياس متعددة ،كما يمكنك مختبر الفيزياء الافتراضي من اضافة الرسومات البيانية ثلاثية الأبعاد لتحليل النتائج. المختبرات المحوسبة ( :)Computerized Laboratories ساهمت نتائج البحوث والدراسات في تطويع عدد من التقنيات والادوات الحديثة في تدريس المواد العلمية كالفيزياء والعلوم الطبيعية ومن هذه التقنيات استخدام الحاسوب في عدد من المجالات التعليمية منها المختبرات العلمية ،مما أدى إلى اختصار في الجهد والوقت والتكلفة والذي أنعكس إيجاباً على العملية التعليمية بأكملها .حيث نالت المواد العلمية بصفة خاصة باهتمام المتخصصين لما لهذه من طبيعة خاصة مستمدة من بنية المعرفة العلمية والتي تشمل معارف سهلة وبسيطة كالحقائق العلمية ومعارف معقدة تصل إلى التجريد في كثير من الأحيان كالمفاهيم والقوانين والمبادئ والنظريات ،وحاجة مثل هذه المواد لتجارب معقدة لتفسير بعض الظواهر الطبيعية .فعكف المتخصصون على تطوير أساليب تتناسب والبنية المعرفية لهذه المواد، وفي ظل هذا التقدم التكنولوجي كأن استخدام المختبرات المحوسبة Computerized Laboratoriesوالذي تشير العديد من نتائج الدراسات والبحوث التي تناولت هذا الجانب في تدريس العلوم عامة والفيزياء خاصة إلى فاعلية هذه الطريقة في زيادة الدافعية والتحصيل وبقاء أثر التعلم وتنمية الاتجاهات الإيجابية تجاه هذا العلم.
ويعرف المختبر المحوسب بأنه استخدام الحاسوب في التطبيقات العملية داخل المختبر بواسطة برامج و مستشعرات تخدم التجارب العملية بحيث تتيح للطالب والمعلم إمكانية إجراء وعرض التجارب وجمع البيانات ودراسة وتحليل النتائج بواسطة الحاسب الآلي ويتم ذلك بشكل واقعي وليس افتراضيًا .وعرفه الحجيلي ( ) 2111بأنه تقنية تعتمد على استخدام المستشعرات في إجراء التجارب المعملية ،وبرمجيات الحاسب الآلي في جمع بيانات التجربة وتحليل نتائجها وقت حدوثها. وحوسبة المختبرات المدرسية تتيح التحديث في العمل المخبري وتطبيقاته ليواكب التقدم التكنولوجي الحاصل في جميع المجالات والاستفادة من هذه التقنية المتطورة باعتبارها من أهم أركان التكنولوجيا الحديثة ولتعويض النقص في بعض التجهيزات المخبرية من خلال البرامج المحوسبة المعدة خصيصًا للاستخدام في المختبرات العلمية ولتقديم مادة العلوم ( الفيزياء – الكيمياء – الأحياء ) بشكل يضمن دمج التقنية في عملتي التعليم والتعلم . مكونات المختبرات المحوسبة يتكون المختبرات المحوسب من كمبيوتر مصغر ملحق به عدد من الأجهزة الحساسة الاخرى (تسمى مستشعرات )sensors توصل بجهاز الكمبيوتر بواسطة وصلات ( )USBوينظم عمل هذه المجموعة برنامج حاسوبي خاص حسب نوع المستشعرات المستعملة يعرف باسم (. )Data Studio وهذه الدراسة تركز على المختبرات المحوسبة من نوع ماكس أدفانس ( )MAX-Advanceوالذي أنتجته شركة كوريا ديجتل ( ) Korea Digitalعام ، 2118حيث تعد هذه التقنية من أحدث ما تم توزيعه على عدد من المدارس الثانوية الحكومية بالمملكة العربية السعودية ،وتؤمن مثل هذه المختبرات للمدارس على هيئة حقيبة متينة تحوي كل حقيبة على حاسب محمول Max Advanceبشاشة CDكريستال بحجم 7بوصة بدقة عرض تصل ، x 480 811ونظام ويندوز ، CE 6.0وذاكرة عشوائية 128ميغابايت ،وثلاث مداخل لوصلات ،USBومخرج VGAللتوصيل والعرض على الشاشات الخارجية ،ومدخل للشبكة المحلية LANوالذي يدعم التوصيل الشبكي بالأنترنت او بالشبكة المحلية ،وعدد من المستشعرات Sensors الحساسة تخدم مواد العلوم المختلفة (كيمياء – فيزياء – احياء) ،بالإضافة إلى برنامج تسجيل نتائج التجارب Advance Loggerوالذي يقوم بعرض النتائج بثلاث طرق يختارها المستخدم ،فإما أن تعرض التجارب على هيئة رسوم بيانية ،أو جداول ،أو عداد على هيئة ساعة (أنظر شكل .)2 شكل ( )2 : 2حقيبة المختبر المحوسب من نوع Max Advance
جهاز جمع وقراءة البيانات (( )Max Advanceأنظر شكل :) 3 :2وهو حاسب محمول ذو تطبيق مشابه لبيئة الحاسب الآلي إلا أن تم تصميمه مسبقًا مع النظام الاساسي الجديد لويندوز . 6إلى جانب ذلك تم تثبيت التطبيقات التي يحتاجها المعلم او الطالب لإجراء التجارب ،ويتوفر به العديد من المزايا كدعم الاجهزة الطرفية كالطابعة ولوحة المفاتيح ،والارتباط بالشبكات المحلية أو الأنترنت ،ودعم نقل العرض عن طريق مخرج VGAودعم جداول البيانات والعروض التقديمية لعرض المعلومات. شكل ( )3 : 2صورة لجهاز Max-Advance برنامج تسجيل وتحليل التجارب ( )Advance Loggerشكل ( : )5،6وهو برنامج يوفر كافة المزايا والخصائص التي جعلت منه برنامج قوي كما أنه سهل الاستخدام لأنه يحتوي على واجهة وصول سهلة من خلالها يمكن عرض النتائج وتحليلها بأكثر من طريقة كما يمكن حفظ البيانات والنتائج وعرضها فيما بعد ،كذلك يدعم العديد من اللغات كالعربية والانجليزية والفرنسية ،ويمكن لهذا البرنامج عرض نتائج التجربة بأكثر من صورة منها عرضها بشكل بياني (أنظر الشكل ،) 4 :2وعلى هيئة جداول تشبه جداول برنامج الاكسل المعروف ،أو على هيئة عداد يشبه الساعة (أنظر شكل .)5 :2
شكل ( )4 :2صورة توضح طريقة العرض البيانية شكل ( )5 :2صورة توضح طريقة العرض الجدولية وعدد 17مستشعر لقياس المتغيرات الفيزيائية والكيميائية المختلفة ،تستخدم لإجراء عدد من التجارب المعقدة والتي تحتاج معظمها في صورتها التقليدية إلى عدد كبير من الأدوات (أنظر الشكل : )6 :2 مستشعر لقياس درجة الحرارة . مستشعر ثاني اكسيد الكربون . مستشعر شدة الاضاءة . مستشعر الضغط المطلق .
مستشعر المجال المغناطيسي . مستشعر التيار الكهربائي . مستشعر الجهد الكهربائي . مستشعر الحركة الافقية . مستشعر الرطوبة النسبية . مستشعر القوة . مستشعر التوصيل الكهربائي . 2 عربة خاصة بتجارب الحركة. مستشعر الحموضة . مستشعر نبضات القلب . مستشعر نبضات القلب الكهربائية . مستشعر السبيرميتر لقياس تدفق الهواء للرئة . شكل ( )6 :2صور توضح بعض الدستشعرات في حقيبة الدختبر المحوسب Max-Advance آلية عمل المختبرات المحوسبة : يفتح الجهاز ثم يتم تشغيل برنامج Advance Loggerبعد ذلك يوصل المستشعر المناسب لأداء التجربة ،سيتعرف الجهاز على المستشعر وسينطق اسمه ومن خلال برنامج Advance Loggerيتم اختيار طريقة عرض مناسبة ومن ثم تحليل النتائج .وقد ذكر كلًا من ( )Wheeler & Ganji, 2004أن المستشعرات تقوم بقراءة البيانات الفيزيائية أو الكيميائية ومن ثم تتحول إلى إشارات كهربائية ،ثم تتحول بواسطة الجهاز ( جمع وتحليل البيانات ) إلى إشارات رقمية تتم معالجتها داخل الحاسوب ،ومن ثم يحولها الحاسوب إلى مخرجات مختلفة (جداول او رسوم بيانية ) .فمثلا لو تم استخدام مستشعر درجة الحرارة ،فيتم توصيل هذا المستشعر بجهاز الكمبيوتر عن طريق وصلة USBخاصة ،فعندما يسخن سطح المستشعر فتتحول لإشارات كهربائية ذات جهد كهربائي معين تنتقل هذه الاشارة الكهربائية عبر سلك أو موصل (شبه فلزي) إلى قاعدة الــ USB في جهاز الحاسوب ،والذي يقوم باستقبالها ومعالجتها رقمياً ،ثم يحولها إلى مخرجات وعرضها على شاشة الجهاز.
جهاز الحاسوب اشارات قاعدة استقبال مستشعر الحرارة كهربائٌة الاشارات معالجة الكهربائٌة رقمٌة ((USBقاعدة اشارات كهربائٌة شكل ( ) 7 :2لسطط يوضح عمل الدختبر الممحخورسجابت ،ورسوم بٌانٌة أو جداول أهمية المختبرات المحوسبة : أشار كلًا من ليمأن و كامبل ( ) Lehman & Campbell,1991إلى أن العديد من الدراسات اثبتت أن المختبرات المحوسبة لدية القدرة على تنمية ورفع إداء الطلاب فيما يخص الرسوم البيانية من تحديد اتجاهات الرسوم البيانية واستخراج المعلومات منها . وبالإضافة إلى ذلك أشار برنارد ( ) Bernhard,2003إلى أن المختبرات المحوسبة أصبحت اليوم تخدم المدارس والمقررات وتدريس الفيزياء على وجه الخصوص حيث يرفق مع هذه المختبرات أجهزة استشعار توصل بالحاسب الآلي مما يخلق نظامًا قوياً جداً لجمع وتحليل وعرض البيانات التجريبية ،وتتيح هذه المختبرات لكل طالب وطالبة القيام بتجارب حقيقية وبقياسات واقعية ،ولا تعتبر محاكاة ،وذلك بفضل استخدام أجهزة الاستشعار المختلفة (القوة والحركة والحرارة والضوء والصوت ،رسم القلب )...ثم وصلها بجهاز الحاسب فهي فعالة جدا في تعزيز الفهم وبقائه فترة أطول في ذهن الطالب وكلك تعزز من التعلم التعاوني بين الطلاب ،وهو الأسلوب الوحيد ذو الأثر الإيجابي في تدريس الفيزياء باستخدام أجهزة الحاسوب وذلك يعود لاختصار الوقت في جمع وعرض النتائج والرسوم البيانية ،ويؤكد هذا ايضًا الشايع ( ) 2113فالمختبر المحوسب يوفر - 51 % 75من زمن تنفيذ التجارب مقارنة بالمختبر التقليدي. مميزات المختبرات المحوسبة : تتضمن تقنية المختبرات المحوسبة عدد من المزايا يمكن تلخيصها كالتالي: -1تدمج التقنية في عملتي التعليم والتعلم . -2تمكن الطلاب من إجراء التجارب الواقعية بصورة متكاملة . -3تربط النظريات العلمية بالمشاهدات العلمية التي تحدث في بيئة الطالب . -4تنمي قدرة الطلاب على قراءة الرسوم البيانية والجداول .
تختصر الوقت اللازم لأجراء التجارب مقارنة بالمختبرات التقليدية مما يعطي الطالب فرصه اكبر لاستكشاف -5 والتحليل ودراسة النتائج . -6 تنمي الميول العلمية للطلاب واكتساب مهارات البحث والتفكير العلمي . -7 تعطي نتائج صحيحة ودقيقة . -8 -9 تمنح المختبر بيئة تربوية تعاونية . -11 تغير دور المعلم من كونه مصدر للمعلومات إلى مرشد ومصمم ومطور للمادة الدراسية . إتاحة الفرصة للطالب للتعلم الفردي ،وتحمل مسؤولية تعلمه .
التلعيب3 ما هو التلعيب Gamification؟ هو مصطلح جديد مشتق من كلمة Gameأي اللعب أو اللعبة ،يعرف كذلك باسم ، Ludificationويترجم عربيا بكلمة التلعيب أو اللوعبة .ظهر بداية في مجال التسويق التجاري للترويج للعلامات التجارية ،ثم انتقل إلى ميادين أخرى بما فيها التعليم والتدريب والإعلام والصحة ..ونقترح عليكم فيما يلي بعضا من التعريفات التي تحاول أن تقربنا من معناه أكثر: التلعيب هو تطبيق عناصر اللعبة و تقنيات التصميم الرقمي للؤلعاب في تحقيق أهداف وحل مشاكل في ميادين أخرى خارج سياق الألعاب مثل الإعلام والتسويق والتعليم. يتوقف التلعيب على نقل آليات وميكانيزمات الألعاب إلى ميادين أخرى غير ترفيهية بهدف حل مشاكل أو تحسين المستوى .فهو يعتمد على فهم الآليات والتقنيات والخصائص والعناصر التي تسمح بإنشاء لعبة جيدة ،كما يعتمد على دراسة سلوك اللاعبين ،ومن ثم فهو يهدف إلى جعل الأنشطة (الخارجة عن نطاق ما يسمى بالألعاب) أكثر متعة وتشويقا مثلها مثل الألعاب تماما. التلعيب هو أخذ مبادئ اللعب واستخدامها لجعل نشاطات العالم الحقيقي أكثر تفاعلا. التلعيب يمثل إطاراً ،أو فلسفة ترويجية أو تحفيزية ،تس ِّخر عناصر اللعبة التقليدية وتقنيات تصميم الألعاب في سياقات لا علاقة لها باللعب كما نعرفه .في عوالم التلعيب ،يتم تطبيق فنون اللعب لأجل تحقيق أهداف تتجاوز ما تخدمه اللعبة بحد ذاتها .نحن البشر نلعب لنلهو ،أو لنشبع غريزة المنافسة في دواخلنا ،أو لنقضي الوقت في شيء مسلٍ .هكذا جرت العادة .لكن تخَيّل أن تجعل الآخرين ينخرطون فيما يشبه اللعبة كي يؤدي نشاطهم إلى الترويج لمنتجك وزيادة أرباح شركتك ،أو كي تحصل في النهاية على وظيفة مثلًا. الألعاب الإلكترونية هي الشكل المهيمن على الترفيه في العصر الحديث لأنها تحفز السلوك بقوة ،وآليات الألعاب يمكن تطبيقها خارج بيئتها الترفيهية ،لخلق تجارب مثيرة للاهتمام ومنح مكافآت والاعتراف بها. التلعيب إذن هو استخدام بعض عناصر الألعاب وآلياتها في شؤون الحياة المختلفة ،بمعنى آخر جعل الحياة الحقيقية تحاكي الألعاب ،وليس جعل الألعاب تحاكي الحياة الحقيقية (ألعاب الواقع مثل لعبة المزرعة السعيدة) ،بل جعل الحياة تحاكي الألعاب ليس بمعنى تحويل حياتنا إلى ألعاب ولكن بمعنى إدخال عناصر الألعاب على حياتنا. ماهو أساس التلعيب ؟ رأينا في التعريفات السابقة أن التلعيب يقوم على أساس نقل آليات وعناصر الألعاب إلى ميادين أخرى… حسنا ،ماذا نقصد بعناصر الالعاب التي وردت كثيرا في التعريفات السابقة؟ مهما اختلفت الألعاب في أنواعها وأهدافها وتقنيات صناعتها ،فإنها 3من مقالة مصطفى قاٌد بعنوان ماهو التلعٌب Gamification؟ وماذا نعنً بالتلعٌب فً التعلٌم ؟ https://www.new-educ.com
تتقاسم مجموعة من العناصر الثابتة التي تجعلها أكثر تشويقا وتحفيزا ،من بين هذه العناصر التي تعرفها جيدا وأنت تلعب لعبة ما: النقط التي تجمعها)(points المستوى الذي تصله)(level ترتيبك وسط اللاعبين الآخرين)(Leader-board التحديات اللى تقابلك في اللعبة)(Challenges الجوائز والهدايا التي تكسبها)(Rewards الأوسمة أو النياشين اللى تنالها كلما حققت إنجازا … ) (Ba g sوغير ذلك من العناصر الأخرى. فهل مجرد نقل هذه العناصر إلى عوالم أخرى بعيدة عن اللعب يمكن أن نسميه تلعيبا Gamification؟ كان هذا ممارسة قديمة يتم تطبيقها في عدة مجالات من حياتنا مثلا من خلال المسابقات والاختبارات ،لكنه ممارسة جديدة او اتجاه جديد في علاقته بالتكنولوجيا ،وممارسة قديمة في علاقته بالحياة العامة .فالتلعيب كممارسة موجود بالفعل منذ عقود من الزمن ،لكنه كمفهوم وكمصطلح هو جديد لأنه يمثل استراتيجية جديدة لصيقة بعالم التكنولوجيا . التلعيب والتعلم باللعب والألعاب :مقارنة تفصيلية4 يعد مفهوم التلعيب من المفاهيم الحديثة في مجال تكنولوجيا التعليم حيث يعرف بأنه تطبيق عناصر اللعب في موقف غير ترفيهي، وتُعد المفاهيم التالية :التلعيب والتعلم باللعب واللعب ،من المفاهيم الشائكة لدى المعلمين أو الباحثين في هذا المجال والتي قد يصعب على الكثير التفريق بينها ،ويمكن توضيح مكامن الفرق بينها من خلال الجدول التالي: جدول رقم ( :)5الفروق بين التلعيب والتعلم باللعب والألعاب الألعاب ()Games والتعلم باللعب ( Game-based التلعيب ()Gamification :)Learning اللعب يهدف بشكل رئيسي استخدام عناصر اللعب (النقاط- للمتعة والمرح وقد يكون به استخدام اللعبة كداعم للعلمية الأوسمة -المستويات -التحديات- قواعد محددة أو قد لا التعليمية ولها أهداف تعليمية. التنافس) في موقف تعليمي .أو قد تكون فقط مجموعة من المهام والتحديات يوجد. قد يكون هناك خسارة وقد لا يكون، لأن الهدف هو زيادة دافعية الطالب ُيعطى عليها الطالب نقاط عند احرازها. الفوز والخسارة جزء من قد يكون هناك خسارة وقد لا يكون لأن اللعبة. والتعلم كنتيجة نهائية. الهدف زيادة الدافعية وقبول مزيداً من التحديات وبالتالي التقدم في احراز تصميم الألعاب صعب ومكلف تصميم الألعاب صعب ومكلف ماديًا. ماديًا. مزيدًا من النقاط القصة والمشاهد تكون مرتبطة تصميم التلعيب سهل ولا يتطلب تكاليفًا القصة والأحداث المتسلسلة بأهداف الدرس. جزء من اللعبة. مادية. عناصر اللعب تضاف لأي موقع أو تطبيق كنظام إدارة تعلم أو أي نظام آخر. 4من مقالة لسحر محمد بعنوان :التلعٌب والتعلم باللعب والألعاب :مقارنة تفصٌلٌةhttps://www.new-educ.com
الهدف هو المتعة والمرح. يركز على اكتساب المفاهيم يركز على تغيير السلوك ليصبح أكثر مثال :ماين كرافت والمعلومات. إيجابية. (.)Minecraft مثال :ماينكرافت اديو ( Minecraft مثل :تطبيق كلاس دوجو ( Class )edu )Dojo بورتال)Portal2( 2 كلاس كرافت ()Class Craft من المفاهيم التي قد تشكل ُلبسا لدى الكثير ،نجد مفهومي التلعيب Gamificationوالألعاب الجادة،Serious Games وفيما يلي توضيح لهما: تم تعريف التلعيب سابقاً أنه ليس لعبة ،لكنه يستخدم آليات الألعاب وعناصرها في سياقات مختلفة .بينما الألعاب الجادة من ناحيتها مصممة لغرض أساسي وليس لهدف الترفيه ،ويتم الإشارة إلى اللعبة بأنها جادة عندما تستخدم في المؤسسات مثل التعليم والاستكشاف العلمي ،والرعاية الصحية وإدارة حالات الطوارئ وتخطيط المدن ،والهندسة المدنية والحربية ،والدين والسياسة ،ويتم تصميم الألعاب الجادة بقصد تحسين بعض الجوانب المحددة في التعليم. كلا المفهومين متشابهان في استخدام عناصر تصميم اللعبة لتعزيز التعلم .ولكن هناك فرق ،فعلى سبيل المثال :استخدام العديد من الأكاديميات العسكرية ألعاب جادة كوسيلة لتعزيز التعلم ،مثل أجهزة محاكاة الطيران ،محاكاة دبابة ومحاكاة الحرب .هذه الألعاب جميعها مصممة لغرض محض يخدم العملية التعليمية ،لكن التلعيب في الغالب يمكن من تعزيز التعلم ،ولا يتطلب تصميم لعبة ،بل يستخدم آليات اللعبة بغية جعل التعلم أكثر متعة. ولتلخيص ما سبق ،نقول أن الألعاب الجادة تحول محتوى اللعبة الجادة والذي يكون غالبًا عبارة عن مشاكل من العالم الحقيقي إلى لعبة ،لجعلها أكثر سهولة للفهم وأكثر متعة للحل .في حين أن التلعيب يستخدم آليات تصميم اللعبة في أنشطة الحياة اليومية من أجل تحفيز المستخدمين وجعل هذه الأنشطة أكثر متعة .فهما وجهان لنفس العملة :أحدهما يأخذ مشاكل العالم الحقيقي ويحولها إلى لعبة ،والآخر يأخذ آليات تصميم اللعبة ويضعها في مشاكل العالم الحقيقي. المدرسة الذكية :SMART School المدرسة في القرن الحادي والعشرون مدرسة مختلفة ،وذلك عن طريق الانتقال إلى التربية المتمركزة حول الأداء الذي يقاس باختبارات تقوم على أساس الأداء ،وموجهة إلى قياس مراتب أعلى من مهارات التفكير والأداء ،إذ تستخدم البحوث والمشروعات والحقائب والمعارض والمناقشات وتقويم الأقران ،والتقويم الذاتي ،إلى جانب قيام التلاميذ بالدفاع عن أعمالهم وأفكارهم. وكشكل من أشكال التطور الطبيعي للمدرسة التقليدية نشأت فكرة الـ« »SMART Schoolفكل شيء في الحياة من حولنا يتطور ،وفقًا لحاجة البشرية .وعندما انتشرت التكنولوجيا الحديثة في كل مناحي الحياة ،وكل المجالات ،كان للمدرسة نصيب من هذا التطور ،وذلك نتيجة لتعدد مصادر المعرفة الإنسانية .فلم يعد الكتاب هو مصدر المعرفة فقط كما كان في عصر الثورة الصناعية ،ولكن أصبحت وسائل الإعلام المسموعة والمرئية ،والفضائيات ،والكمبيوتر ،والكتب الإلكترونية والإنترنت وغيرها من مصادر المعرفة الإنسانية .وكان من المنطقي أن تستخدم المدرسة تلك المصادر المتنوعة للمعرفة في تعلم التلاميذ من خلال الوسائل التكنولوجية المتاحة التي أصبحت متوفرة في المدرسة.
إن فكرة المدرسة الذكية ستحدث تغيرًا كبيرًا في واقع ومستقبل التعليم ،بل مستقبل النظام التربوي ككل ،وستغير من مفاهيمنا عن الكتاب ،والمدرسة ،والتعليم بشكل عام ،حيث يمكن إعادة النظر في أسلوب الكتاب المدرسي القائم على منح الطالب المعلومة ،وحفظها ،ولا سيما أن نظام الامتحان يدعم هذا الحفظ ،والمدرسة منغلقة على نفسها ،والمعلم الذي ينصب كل اهتمامه على صب المعلومات الدراسية في ذاكرات التلاميذ الذي تشبه الثلاجات التي يحفظ فيها الطعام مجمدًا لحين الحاجة إليه ،وتلميذ سلبي لا حول له ولا قوة فرض عليه النظام التعليمي أن يستقبل المعلومة الدراسية ويدرسها ويحفظها عن ظهر قلب كما لو كان آلة من آلات عصر الصناعة ،وكما لو كان بلا شعور ،أو إرادة تقبل وترفض ،أو عقل يقترح ويبتكر ويبدع. وهناك بعض الأخطاء الشائعة حول مفهوم المدرسة الذكية « ،»School SMARTحيث تم ترجمة المصطلح إلى المدرسة الذكية وقد أدت هذه الترجمة (عن غير قصد) إلى اعتقاد البعض أن ما غير هذه المدارس «غبية» مما يشير إلى أزمة الترجمة، في حين أن مصطلح : : SMART Schoolالمدرسة الذكية يمثل مجموعة من الاختصارات هي: :Specificمحددة. :Measurableيمكن قياسها. :Achievableممكنة التحقيق. :Realisticواقعية. :Timedبترتيب زمني معين. فإذا ما تم تجميع الحروف الأولى لهذه الاختصارات تكونت كلمة ( ) SMARTوهذا يعني أنها تحمل مواصفات معينة يجب توافرها في هذا النوع من المدارس .ولا يعني مفهوم« »SMARTالذي يمكن ترجمته إلى العربية على أنه «ذكي» والذي يمكن أن يحدث خلطًا في أذهان الكثيرين مع كلمة «ذكاء» التي تترجم في الإنجليزية إلى «.»Intelligence وعلى ذلك فالمدرسة الذكية « »School SMARTمدرسة تعتمد على تكنولوجيا المعلومات « Information »Technology ITعلى نطاق واسع في العملية التعليمية بكافة جوانبها سواء من الناحية الإدارية الخاصة بالمدرسة كعملية حضور وغياب التلاميذ التي يتم رصدها بشكل تكنولوجي من خلال أجهزة الكمبيوتر ،وكذلك درجاتهم الشهرية ومستواهم التحصيلي . ليس ذلك فقط ،بل يمكن لأولياء أمور التلاميذ متابعة مستوى أبنائهم من خلال الموقع الإلكتروني الخاص بالمدرسة عن طريق اسم مستخدم وكلمة مرور خاصة «»Pass wordبكل طالب يتسلمها ولي الأمر من المدرسة لمتابعة ابنه دون الحاجة إلى الذهاب إلى المدرسة .وكذلك تتخطى في خدماتها أسوار المدرسة لتقدم خدمة للمجتمع المحيط بها بعد أوقات العمل الرسمية الخاصة. ومكتبة المدرسة الذكية مكتبة إلكترونية تحتوي على عدد من أجهزة الحواسب التي يمكن من خلالها الدخول على شبكة الإنترنت والحصول على المعلومات التي يحتاج إليها ،وهذه الأجهزة مزودة بعدد من الأسطوانات الإثرائية .وتتيح هذه المكتبة للطالب استعارة الكتب بشكل إلكتروني ،ويتم ربط جميع أجهزة الحواسب في المدرسة الذكية بشبكة داخلية خاصة بها ،حيث يمكن لمدير المدرسة متابعة العملية التعليمية والإدارية في المدرسة من خلال جهاز الحاسب الموجود في غرفة مكتبه. جميع العاملين في المدرسة الذكية متدربون على استخدام الأجهزة التكنولوجية كل حسب احتياجات طبيعة عمله .ولا تكتفي المدرسة الذكية SMART Schoolsبتحسين مستوى عملية التعليم والتعلم داخل المدرسة ،بل تمتد خدماتها خارج أسوار
المدرسة بعد أوقات العمل الرسمية.وتشمل هذه الخدمات مجموعة من الدورات والبرامج التعليمية والتثقيفية المختلفة حسب احتياجات المجتمع المحيط بها. والمتعلم في المدرسة الذكية إيجابي يبحث عن المعلومة بنفسه ،يجمع الحقائق ويمحصها ويستنتج منها ،يتعلم باللعب والحركة، يجري التجارب ،يتصل بالمجتمع ،يتعلم من خلال العمل ،يستفيد من معلمه عندما يحتاج إليه. وتحرص المدرسة الذكية على تطبيق التعليم التعاوني عن طريق المجموعات لما له من دور في تنمية مهارات التفاهم والحوار مع الناس وتكوين الرأي السليم ،والتربية على التشاور والتعاون. لقد تبين أن مفهوم وفلسفة المدرسة الذكية في أذهان الكثيرين يقتصر على استخدام التكنولوجيا في العملية التدريسية ،وهذا المفهوم يعد قاصرًا ،حيث تعنى المدرسة الذكية بإحداث ثورة شاملة في التعليم ،وشخصية الفرد محاولة الاستفادة من الذكاءات المتعددة للتلاميذ ،وتنمية إبداعاتهم ،وتعليمهم مجموعة من المهارات الحياتية التي تساعدهم على توفير فرص أفضل في الحياة. مفهوم وفلسفة المدرسة الذكية في أذهان الكثيرين يقتصر على استخدام التكنولوجيا في العملية التدريسية ،وهذا المفهوم يعد قاصرًا ،حيث تعنى المدرسة الذكية بإحداث ثورة شاملة في التعليم ،وشخصية الفرد محاولة الاستفادة من الذكاءات المتعددة للتلاميذ ،وتنمية إبداعاتهم ،وتعليمهم مجموعة من المهارات الحياتية التي تساعدهم على توفير فرص أفضل في الحياة.
المدرسة الافتراضية )(Virtual School المدرسة الافتراضية هي المدرسة التي تقدم للتلاميذ من مرحلة رياض الأطفال حتى الصف الثالث الثانوي تعليما معتمدا على الانترنت بكل تقنياتها المتزامنة كالتخاطب (الشات)ومؤتمرات الفيديو ,واللوح الإلكتروني ,وغير المتزامنة كالبريد الإلكتروني وصفحات الويب ,وبروتوكول نقل الملفات ,ومجموعات الأخبار ,والقوائم أو المنتديات البريدية وغيرها ,وأن يوزع التعليم بحيث يمكن للطالب أن يحصل عليه من أي مكان وفي أي وقت ,وبأي طريقة وأي سرعة. ويمكن تعريفها اجرائيا بأنها :مدرسة شبيهة بالمدرسة التقليدية من حيث وجود المعلمين والطلاب والسلك الإداري والتعليمي ,ولكنها على الشبكة العالمية (الانترنت)حيث لاتتقيد بزمان أومكان ,ومعتمدة على تقنيات الشبكة العالمية المتعددة من تخاطب ومؤتمرات ,ومنتديات ,وقراءة دروس ,وأداء واجبات ..إلخ .ويستطيع الطالب الدخول الى هذه المدرسة عن طريق الشبكة العالمية ,ثم معرفة الدليل الخاص بالمدرسة ,والذي يشتمل عادة على الجوانب الآتية: •طريقة التسجيل في المدرسة. •مكونات الفصول الدراسية الافتراضية. •التعرف الى قائمة المواد الدراسية المطلوبة •أداء الواجبات وطريقة الاختبارات المدرسية •التعرف الى المعلمين والطلاب وكيفية الاتصال بهم. نموذج المقترح للمدرسة الافتراضية يمكن أن يكون شكل المدرسة المفترضة مبينا على العناصر الأساسية التالية: البيئة السحابية :لن يكون للمدرسة الافتراضية مباني مدرسية بل ستعتمد على الحوسبة السحابية في عملها حيث ستقدم كافة خدماتها التعليمية عبر منصة إلكترونية قادرة على التعامل مع عدد كبير من المتعلمين عبر الويب و الأجهزة المتنقلة من خلال الكم الهائل من الأدوات المتوفرة لتحقيق ذلك كالفصول الافتراضية وأدوات التواصل الاجتماعي والتراسل المباشر وأدوات بناء المواقع والبرامج التعليمية وأدوات التقويم والامتحانات الإلكترونية والمختبرات الافتراضية والرحلات الالكترونية ،إضافة الى أدوات الواقع الافتراضي كتقنيات الخيال المعزز والرسوم الثلاثية والرباعية الأبعاد والتي يمكن أن تساعد حتى في النشاطات التعليمية التي تتطلب ممارسة عملية كالعلوم الطبية والهندسية. النشاطات التعليمية الفعالة :ستعتمد المدرسة الافتراضية على النشاطات التعليمية المتزامنة وغير المتزامنة على حد سواء .فهي لا تقف عند النشاطات المتزامنة فقط كما في الصف الدراسي أو النشاطات الغير متزامنة كما في المنتديات والمحاضرات المسجلة، المعلم الخبير :لن يكون دور المعلم هنا كمصدر وحيد للمعلومة كما هو الحال في التعليم التقليدي .بل سيكون ذلك الخبير الذي يساعد المتعلمين أن يتعلموا بالشكل الذي يؤدي بهم لإتقان ما يتعلمونه فعلا .سيتم توفير أفضل المعلمين كل في مجال تخصصه ليعمل على:
بناء الوحدات التعليمية المناسبة للمقرر الدراسي بحيث تصل الى أكبر عدد ممكن من المتعلمين .يمكن أن يتم ذلك باستخدام أدوت بناء المقررات والمواقع التعليمية دون خبرة تقنية سابقة كما يمكن استخدام المصادر التعليمية المتوفرة على شبكة الإنترنت والبناء عليها فلا داعي لاختراع العجلة من جديد. متابعة المتعلمين بشكل يومي تماما كما هو الحال في التعليم التقليدي ولكن عبر وسائل التواصل المباشر أو غير المباشر لكن ليس لإعطاء المحاضرات (والتي يمكن تسجيلها ووضعها على الإنترنت) بل للمشاركة والتفاعل وتقديم الخبرة وإدارة النقاشات ودعم المتعلمين اجتماعيا وتعليميا واخلاقيا .سيتمكن المتعلم الاشراف وبسهولة على عدد أكبر من المتعلمين خصوصا لو توافر له مساعدون للقيام بهذه المهمة. تقييم المتعلمين ولكن ليس فقط عبر الامتحانات الإلكترونية بل عبر تقييم مشاركة المتعلم في النشاطات المتزامنة أو غير المتزامنة .ستخرج المدرسة الافتراضية من حدود الاعتماد فقط على الامتحانات في تقييم المتعلمين الى رحاب أوسع لتشمل تحليل المنتديات والمدونات وأدوات التواصل المباشر وغير المباشر التي سيستخدمها المتعلمون .كما ستعتمد أيضا على المحصلة النهائية التي حصل عليها المتعلم في نهاية العملية التعليمية. الجدول الدراسي الشخصي :سيكون الجدول الدراسي في المدرسة الافتراضية أكثر مرونة من ذلك المتعارف عليه في التعليم التقليدي .حيث ستعطى حرية أكبر للمتعلم والمعلم في تحديد أوقات النشاطات التعليمية الذاتية أو الجماعية المطلوبة في كل أسبوع دراسي طوال العام الدراسي. المناهج الدراسية المرنة :حتى تنجح هذه المدرسة فلابد أن تتميز مقرراتها الدراسية بالمرونة والديناميكية لتواكب التغير الذي يحدث في المعرفة أو أساليب التعلم الإلكتروني .فلا مكان هنا للمناهج الحكومية الساكنة وأساليب التدريس القديمة والبيروقراطية في التخطيط والتنفيذ. توفير كافة المقررات الدراسية وكافة المصادر التعليمية التي يتعامل معها الطلاب على قاعدة البيانات التابعة للمدرسة بحيث يمكن الوصول لها من الطلاب وغير الطلاب في أي وقت .يتضمن ذلك مقاطع الفيديو والكتب الالكترونية وحتى منتديات النقاش والمدونات والجلسات التعليمية المباشرة .سيساهم ذلك في تقديم خدمة للمجتمع ويدعم المدارس التقليدية أو من لا يستطيع التعلم بشكل ممنهج لأي سبب ويثرى المحتوى العربي على الإنترنت. ما الفرق بين فلسفة المدرسة الذكية والمدرسة الافتراضية؟
المووك MOOC5 التعريف MOOCهو اختصار للعبارة الإنجليزية : Massive Open Online Coursesالتي يمكن ترجمتها عربيا إلى :الدروس الجماعية الالكترونية المفتوحة المصادر أو كما يحلو للبعض تسميتها بالمساقات ،وهي طريقة جديدة تمكن آلاف طلاب عالم اليوم من الدراسة عن بعد و بالمجان في أفضل الجامعات العالضية ،عبر الإمكانات الهائلة التي توفرها شبكة الأنترنت .لهذا الغرض تم إنشاء منصات تعليمية متعددة ،تهتم خصوصا بالعلوم التطبيقية و تقنيات الحاسوب و إدارة المقاولات وحتى القانون و الفلسف ،ظهرت لأول مرة في الولايات المتحدة ،بمبادرة من بعض المقاولات و الجامعات ،و انتشرت بعد ذلك بسرعة ملحوظة .فتبنتها العديد من الجامعات الأوروبية التي تهتم بتحديث و تيسير طرق التعليم. وقد عرفت من قبل اليونسكو ) (UNESCO, 2009بأنها :موارد التعليم والتعلم والبحث المتاحة من خلال أي وسيلة -رقمية أم غير رقمية -والتي تندرج في الملك العام أو تم إصدارها بموجب ترخيص مفتوح يتيح للآخرين الانتفاع المجاني بها واستخدامها وتكييفها واعادة توزيعها بدون أي قيود أو بقيود محدودة. وتتبنى المنصات التعليمية فلسفة مبنية على الاعتقاد بأنه لابد من أن يحصل الجميع على الحرية في استعمال وتخصيص وتحسين وإعادة توزيع المنصات التعليمية دون عوائق ،هذه الفلسفة القائمة على مفهوم 'الانفتاح' ( )Opennessتقوم على الفكرة القائلة بأن المعرفة ينبغي لها أن تنشر وتتشارك بحرية من خلال شبكة الإنترنت لصالح المجتمع ككل ( Yuan et al, .)2008وتستند \"المووك\" على مبادئ النظرية الاتصالية ، Connectivismالتي قدمها كل من \"سيمنز ،ودوينز\" ،فنظرية التعلم الاتصالية تتوافق مع احتياجات القرن الحادي والعشرين ،وتتشابه النظرية الاتصالية مع النظرية البنائية في التأكيد على التعلم الاجتماعي، وإتاحة الفرصة للمتعلمين للتواصل والتفاعل فيما يبنهم أثناء التعلم ،وتؤكد النظرية الاتصالية على التعلم الرقمي عبر الشبكات ،واستخدام أدوات تكنولوجيا الحاسوب والانترنت في التعليم (عبد المولى.)2111 ، مكوناتها تتكون المنصات التعليمية المفتوحة من مجموعة من المكونات عددها إطميزي ( )4 ,2115فيما يلي: شاشة رئيسية تعمل باللمس. • ميكروفون. • • قلم إلكتروني. • رف متعدد الاستخدامات. • لوحة الكتابة الخاصة بالقلم الالكتروني. • • القلم الإلكتروني. • مفتاح التشغيل والإيقاف. • • لوحة المفاتيح والفأرة. • وحدة التحكم الرئيسية. مضخم صوت وسماعات. جهاز حاسب آلي. 5 https://www.new-educ.com/c-quoi-un-mooc
محتويات منصات الموك مكونات تعلمية (اختبارات ،ورسوم متحركة ،وخرائط تفاعلية ،وجداول زمنية ،الخ). -محاضرات مرئية (فيديو) محاضرات صوتية. - -مقاطع صوتية أو موسيقية. صور ورسومات. - محتويات تعليمية منهجية - .كتب وأدلة وملاحظات ومنها الكتب المنهجية - ... -إلخ. مقالات وتقارير وأبحاث، - كيف يشتغل نظام الـ MOOC؟ كل طالب يستعمل حاسوبا مرتبطا بشبكة الأنترنت أينما كان ،ليطلع على الدروس و مقاطع الفيديو و المقالات الموضوعة رهن إشارته في المنصة التعليمية التي اختارها .فكيفما كان التخصص و المستوى ،فهناك خيارات متقدمة متاحة أحيانا ،تتعلق بإمكانية إنجاز مشاريع أو تمارين أو أنشطة ليطلع عليها المعلم أو المعلمون المشرفون على المنصة. في بعض الحالات يمكن للطالب اجتياز اختبار بعد كل مرحلة معينة ،للمرور للمستوى الموالي أو النجاح النهائي. إضافة إلى هذا كله ،هناك العديد من المنتديات التي توفرها هذه المنصات التعليمية لتشجيع العمل التشاركي و تبادل الخبرات و مناقشة بعض الدروس حتى ولو كانت المسافة بين الطلاب آلافا من الأميال. خصائص منصات الموك تتسم منصات المقررات المفتوحة بمجموعة من الخصائص حددها محمد (1433هـ) فيما يلي: توفر إمكانية تصفح شبكة الانترنت. توفر إمكانية الدخول على شبكة الكلية. توفر إمكانية استخدام المعرض الخاص بالبريد الإلكتروني للدخول إلى المنصة الإلكترونية. تتيح التواصل بشكل أفضل بين المتدربين وعضو هيئة التدريب في القاعات كبيرة الحجم باستخدام النظام الصوتي المتوفر في المنصة. تتيح إمكانية تسجيل المحاضرات وتخزينها على شكل ملف فيديو Videoورفعها على نظام Lecture Management Systemمما يُسً ِهل على المتدربين استيعاب مضمون المحاضرة. عرض شرائح العروض التقديمية المعروفة بـ « »POWER POINTمع إمكانية الشرح والتعليق عليها وإضافة ملاحظات على المفردات ذات الأهمية التعليمية. أنواع منصات المووك أما بالنسبة للؤنواع الموجودة منها ،فيمكن تصنيف المووك MOOCلعدة أصناف عددها (عبد المولى )2114،فيما يلي: – مجانية وأخرى تطلب مقابلا ،ولو بسيطا في بعض الأحيان. – المهتمة بجانب الاتصال والروابط بين المشاركين والتي يرمز لها ب cMOOC
– المهتمة بجانب المحتوى وما يقدم من دروس وتسمى . xMOOC – ويوجد الاثنان معا في صنف آخر. كما تصنف بالنسبة لكونها تقدم دروسًا منظمة كالدروس التقليدية ،أو احتوائها على دروس تدريبية فقط كما هو الحال لأكاديمية خان أو Khan Academy أبرز منصات المووك الرواد الثلاثة البارزون في الولايات المتحدة في هذا المجال هم “ :أوداسيتي ” Udacityو “كورسيرا ” Courseraو “إيديكس ،” edX.كان “أوداسيتي” الأول حيث يعمل مباشرة مع الأساتذة بدلًا من المؤسسات .أما “كورسيرا” فقد وقع عقدًا مباشرًا مع كليات ،وهو الأكبر اليوم حيث يقدم 331درساً بخمس لغات مختلفة من 62جامعة شريكة دون أهداف ربحية. أما “إيديكس” فهو مشروع غير ربحي بالتعاون بين “هارفرد” ومعهد ماساتشوستس للتقنية ،ويقيم شراكات أيضاً مع جامعات أخرى .وهو يمكن أي شخص من بناء منصته الخاصة مستخدمًا دروس هذا البرنامج. وتمامًا كأي ابتكار أو فكرة جديدة ،تواجه الدروس الجماعية الإلكترونية المفتوحة المصادر آراء معارِضة ،فبعض المدارس الرائدة رفضت المفهوم بشكله الحالي بسبب المخاوف الجدية و الأسئلة المتعلقة بنوعية التعليم الذي ُيعطى فيها .إذ تشير إلى أنها تعتمد نموذج التعليم الذي يقوم على توزيع المعلومات و تفتقر إلى التفاعل الاجتماعي الحقيقي. أهم مواقع الجامعات والمعاهد التي تقدم مقررات موك مقررات دوق المجانية مقررات اودمي المجانية مقررات هارفارد المجانية مقررات آي.تيونز.يو المجانية مقررات جامعة كاليفورنيا المجانية مقررات ستانفورد المجانية مقررات ييل المجانية مقررات ج.كاليفورنيا في بيركلي المجانية مقررات جامعة كارنيجي ميلون المجانية مقررات معهد ماساتشوستس المجانية أهم التحديات التي تواجه حركة المنصات التعليمية المفتوحة (المووك) والتي نذكر منها: .1الاستمرارية :سواء كانت الاستمرارية تتناول جانب خلق المنصات التعليمية أو حتى استخدامها. .2صعوبة الحصول على الحقوق الملكية للعناصر المكونة للمورد التعليمي ،وقد يكون تكاليف الحصول على الرخصة لهذه العناصر أكبر من تكلفة إنتاج المورد. .3قلة الوعي لدى المعلمين في الحقوق الملكية للغير أو حتى لهم ،والتخوف من أن نشر أي مورد تعليمي على الويب قد يسبب في ضياع حقوقهم الأصلية في الإنتاج. .4ضمان جودة المصادر التعليمية وجودة التعليم والتعلم
.5الإتاحة وقابلية التبادل ( :)Interoperabilityقد تكون هذه من أهم العقبات المستقبلية التي ستواجهها مثل هذه الحركة ،حيث أن المورد التعليمي سيفقد قيمته التشاركية إذا لم يستطع المستفيد الوصول إليه. .6التمويل والقدرة على تحمل التكلفة :قد تكون كلفة إنتاج وحدات منفصلة من المنصات التعليمية المفتوحة أمر يمكن تحمل تكاليفه ،غير أن المشاريع الضخمة مثل عمل مستودع لحفظ المنصات التعليمية المفتوحة أو حتى إنتاج عدد هائل منها في خط إنتاج أمر مكلف ماديًا. وفي الوطن العربي تواجه المووك عدد من التحديات منها .1مدى مناسبة هذه المنصات لخدمة خصوصية البيئة العربية ،فعملية تخصيص هذه المنصات المتاحة لتتوافق ومتطلبات البيئة العربية يتطلب الكثير من الجهد والوقت والمال. .2ضعف البنية التحتية للاتصال بالأنترنت في بعض الدول العربية ،فبعض المنصات التعليمية المتاحة يتطلب تشغيلها أو تحميلها سرعة اتصال عالية. .3اللغة العربية نفسها ،فنلاحظ أن اختلاف اللهجات قد يكون عامل آخر في ضعف تبني أي حركة عربية للموارد التعليمية المفتوحة. .4الأدوات المستخدمة في إنتاج هذه المنصات لابد أن تكون مشاعة ومتاحة مجاناً للجميع ويدخل من ضمنها الخطوط وتدعم اللغة العربية بسلاسة.
Search
Read the Text Version
- 1 - 33
Pages:
