4 تطبيقات تكنولوجية لجعل تعليم العلوم أسهل وأمتع

يعتبر تعليم العلوم هو أحد أشكال تدريس المحتوى العلمي، وهو عملية تبادلية بين الأشخاص الذين لا يتم اعتبارهم -تقليدياً- كجزء من المجتمع العلمي، فقد يكون هؤلاء الاشخاص المتعلمين هم طلاب الجامعات او البالغين من العامة أو حتى الأطفال.

ومن مجالات العمل فى مجال تعليم العلوم نجد العمل على صناعة المحتوى العلمي، او المنهج العلمي التجريبي، وهناك أيضاً علم المواطنين او العلم المدنى (Citizen Science).

خلال العقود الماضية اعتمد تعليم العلوم على الطرق التدريس التقليدية. ولكن خلال الأعوام القليلة الماضية حدث تطور كبير فى طرق تعليم العلوم نتيجة للثورة الرقمية والتى انعكست على بعض التطبيقات في مجال التدريس.

فيمكننا الآن رؤية العديد من التطبيقات المختلفة للانترنت والاجهزة الالكترونية فى مجال تدريس وتعليم العلوم. فالتطورات والتحديثات التي طرأت على أجهزة الكمبيوتر وشبكات الانترنت وفرت بيئة للتعليم التفاعلي والتى مهدت الطريق لاستخدام الانشطة الجماعية وطرق التعليم البناء.

ومن خلال هذه المقالة سوف نلقى الضوء على 4 من أهم التطبيقات التكنولوجية الحديثة المستخدمة فى تدريس وتعليم العلوم والتى حققت ثورة غير مسبوقة فى هذا المجال.

المعامل الإفتراضية ونظم المحاكاة

هناك الكثير من الباحثين الذين قدموا دراسات مختلفة ومتنوعة عن استخدامات نظم المحاكاة والمعامل الافتراضية في تعليم العلوم. وهناك العديد من تلك الدراسات الحديثة التى قامت بإثبات فاعلية الأدوات التى تستخدم لمحاكاة معامل العلوم، والرحلات العلمية، والظواهر الطبيعية بدرجة عالية من الدقة.

وتتنوع تلك الدراسات من حيث نوع الاداة المستخدمة فى الدراسة (مثل المعامل الافتراضية، ومحاكاة الظواهر الطبيعية، .. إلخ)، وكذلك تتنوع من حيث المجال (مثل الفيزياء، والبيولوجيا، والكيمياء، .. إلخ)، كما تختلف الأغراض المقصودة من تلك الدراسات ما بين غرض التدريس أو التقييم أو كلاهما.

فنجد فى جورنال (أبحاث تدريس العلوم) ما يقارب ال 14 بحث مُحكم ومنشور ويعتبر هذا الجورنال هو أهم المصادر فى مجال تعليم العلوم وتدريسها. وتتنوع هذه الأبحاث حيث نجد بحثين عن استخدام العاب الفيديو في تعليم العلوم، وبحثين آخرين استخدام الصور الديناميكية التفاعلية، و10 أبحاث عن المحاكاة المدمجة.

فى هذه الابحاث حاول الباحثين توظيف أنواع مختلفة من المحاكاة والألعاب والصور بغرض التقييم او التعليم او حل المشاكل. وقد قاموا باستخدام مقاييس مختلفة لقياس فاعلية الأدوات المستخدمة فى هذه الدراسات، وقد أثبتت هذه الأدوات فاعلية كبيرة وأضافت فائدة جيدة في المجمل.

مثال للمعامل الافتراضية

تعليم العلوم

تم تأسيس براكسيلابس ويتم العمل علي تطويرها ودعمها باستمرار بواسطة فريق عمل متخصص من المبرمجين وخبراء التعليم الذين يدركون أهمية التجارب والاختبارات العلمية في مجال تعليم العلوم.

وقد تم تطوير معامل براكسيلابس بهدف أن تجعل المعامل الإفتراضية للعلوم سهلة المنال، سهلة الإستخدام، وبأسعار مناسبة للمؤسسات التعليمية والمدارس. 

براكسيلابس لا تقتصر على توفير المعامل الإفتراضية للعلوم فقط، بل و تقوم أيضا بدمج محتوي تعليمي ثري يساعد الطلاب على فهم خطوات إجراء التجارب مع تزويدهم بمعلومات إضافية.

فريق العمل في براكسيلابس يحرص على التواصل بإستمرار مع المؤسسات التعليمية وخبراء تعليم العلوم للتعرف على مقترحات التحديث والتطوير وضمان مواكبة التوجهات الحديثة في مجالات التجارب المعملية.

التفكير الحاسوبي

يتم تعريف التفكير الحاسوبي في المجال التعليمي على أنه مجموعة من طرق حل المشكلات التى تشتمل على شرح وتوضيح المشكلة وطرق حلها بطرق التى تمكن الكمبيوتر من حلها. 

وعلى عكس المعامل الافتراضية ونظم المحاكاة فإن كم الأبحاث التى تمت حول استخدام التفكير الحاسوبي فى تعليم العلوم محدود للغاية. ولهذا فسوف نلقى تركيزنا على أحد الأبحاث التى تم نشرهم فى جورنال (تدريس العلوم والتكنولوجيا).

طبقاً ل (Weintrop et al. (2016 فإن التفكير الحاسوبي من الممكن أن يتم تقسيه إلى 4 انواع رئيسية:

1- التعامل مع البيانات (تجميع البيانات، صناعة البيانات، تعديل البيانات، تحليل البيانات، عرض البيانات)

2- النمذجة والمحاكاة (استخدام التفكير الحاسوبي لفهم المفهوم، ايجاد واختبار الحلول، التقييم، التصميم، وبناء النماذج الحسابية)

3- حل المشكلات (تحضير المشكلات للحلول الحاسوبية، البرمجة، اختيار الأدوات الحسابية الاكثر فاعلية، تقييم الجوانب والحلول المختلفة للمشاكل، تطوير حلول حاسوبية معيارية)

4- التفكير المنهجي (فحص نظام معقد بشكل كامل، فهم العلاقات داخل النظام، التفكير فى مستويات، الوصول للمعلومات حول النظام، تحديد الأنظمة وإدارة التعقيدات)

وقد قام الباحث بتقديم بعض الأمثلة لتوضيح تلك الانواع. فعلى سبيل المثال قام بشرح كيف استطاع الطلاب فهم القوانين الفيزيائية التى تتحكم فى احد العاب الفيديو.

استخدام ألعاب الفيديو

هناك العديد من الأبحاث التي توضح زيادة أعداد الطلاب الذين يستخدمون ألعاب الفيديو فى تعلم العلوم. وتعتبر العاب المحاكاة هي اكثر انواع العاب الفيديو المستخدمة فى العملية التعليمية. فعلى سبيل المثال نجد في البحث المنشور من قبل (C.‐Y. Hsu, Chin‐Chung Tsai, and Liang. (2011 ان الباحثين قاموا بمحاكاة ظاهرة تكون الظلال خلال النهار وذلك باستخدام ألعاب الفيديو لتعليم مجموعة من الطلاب فى التعليم قبل الأساسي.

كما نجد بحث آخر (Anderson and Barnett. (2013 حيث استخدم الباحثين العاب الفيديو فى شرح ظاهرة الكهروستاتيكي لطلاب التعليم الإعدادى، وذلك باستخدام لعبة تسمى Supercharged وهى محاكاة ثلاثية الأبعاد توضح كيف تتفاعل الجزيئات الحاملة للشحنات الكهربائية مع المجال الكهربائي والمجال المغناطيسي.

ورغم تلك التجارب والأبحاث العديدة الناجحة فلا يزال استخدام ألعاب الفيديو فى تعليم العلوم محدود ولا يتم استخدامه بشكل واسع في المؤسسات التعليمية. ونلاحظ أن استخدام ألعاب الفيديو غير موجود فى مراحل التعليم الأساسي، ولكن من الشائع فى الاغلب استخدامه فى مراحل التعليم الاعدادية والثانوية حيث يفضل المعلمين استخدام المحاكاة والألعاب لجذب انتباه الطلاب فى هذه المراحل.

تكنولوجيا التعليم عبر الانترنت

تتعدد المساقات العلمية المتاحة للتعليم عبر الإنترنت والتى توفر ميزة المرونة فى وقت ومكان الدراسة. حيث أنه ما دمت تداوم على إنجاز واجباتك فى الاوقات المطلوبة والتواصل مع معلمك و أقرانك فلا يهم أين او متى سوف تنجز متطلبات المساق.

ولكن من المهم الأخذ فى الاعتبار ان المساقات التعليمية عبر الانترنت تطلب مجهود دراسي يعادل ما تتطلبه الدراسة فى الجامعة أو المدرسة وقد تحتاج الى نفس الوقت لاستذكار دروسك، ولكن الاختلاف الأساسي هو المرونة في الوقت والمكان حيث أنها تعتبر بيئة افتراضية للتعلم. حيث أنك ستكون مطالب غالباً بأداء واجبات اسبوعية مع مراجعة اهادفك التعليمية من المساق والاطلاع على مصادر مختلفة للقراءة والاستزادة فى المعلومات والمشاركة فى المناقشات مع أقرانك و المعلمين.

وقد يكون التعود على الدراسة عبر الانترنت من الصعوبة بمكان فى البداية، ولكن بمجرد الأعتياد على هذا النظام الرائع سوف تبدأ فى ادراك مزاياه المتعددة، وإليك بعض تلك المزايا.

المرونة

غالباً ما يواجه طلاب الدراسات العليا صعوبة الموازنة بين أوقات العمل ومواعيد حضور المحاضرات فى الجامعات، كما ان الكثير يسافرون إلى أماكن عملهم وهو ما يصعب الالتزام بالحضور فى المؤسسات التعليمية. ولذلك تعد المساقات التعليمية عبر الانترنت هي أفضل الحلول لهؤلاء الذين يرغبون فى استكمال دراستهم مع الحفاظ على وظائفهم العملية.

تطوير المهارات التقنية

تساعدك المساقات المتاحة من خلال الانترنت على تطوير مهاراتك التقنية وهى ما تعد ميزة مهمة لاى باحث عن العمل. حيث انك تحتاج خلال دراستك الى استخدام مواد تعليمية رقمية، والتعود على استخدام الأدوات والبرامج الحاسوبية المتنوعة، وحل المشكلات التقنية. 

التحفيز الذاتي

بحصولك على شهادة إتمام مساق عبر الانترنت فقد اكتسبت مهارات متعددة كادراة الوقت و مهارة التحفيز الذاتي وهي من أهم 10 مهارات يطلبها أصحاب الأعمال فى الموظفين الجدد. بحصولك على أحد تلك الشهادات عبر الانترنت فقد اثبت قدرتك على ادارة وقتك بنجاح بين المهام المختلفة، وتنظيم اولوياتك، والتأقلم مع ظروف العمل والدراسة المتغيرة.

إدارة الوقت

الموازنة بين الحياة العملية والعائلية والدراسة ليس بالأمر الهين بالتأكيد، ولذلك يقدر اصحاب الاعمال الاشخاص ذوي مهارات ادارة الوقت، حيث يكونو قادرين على موازنة حياتهم بشكل صحيح. وتساعد المساقات الدراسية عبر الانترنت على اكساب الطلاب هذه المهارة المهمة، حيث لا يكون هناك جدول محدد لمواعيد الدراسة، مما يجعل الطالب هو المسؤول عن تنظيم جدوله اليومي بشكل يسمح له بانهاء واجباته في الأوقات المحددة.

مهارات التفكير الناقد

يسهل التعلم عبر الإنترنت القدرة على التفكير النقدي فيما تفعله كل يوم. الهدف في الفصل الدراسي هو تحديك للتفكير بشكل مختلف ، ويريدك أرباب العمل أن تفعل ذلك أيضًا – للتفكير بشكل نقدي في دورك في العمل. إن إتقان هذه المهارة هو ما يميزك كطالب وموظف.

يلعب التفكير النقدي دورًا في أي نوع من أنواع التعليم ؛ ومع ذلك ، فإن التعلم عبر الإنترنت يجبرك على تطوير مهارات التفكير النقدي الخاصة بك بطرق قد لا تكون قد مارستها في الفصل الداسي. يوضح هذا النوع من التعلم الذاتي والدافع الذاتي لأصحاب العمل المستقبليين أن لديك القدرة على التفكير النقدي والتغلب على أي عقبات قد تقف في طريقك.

أوسع منظور عالمي

 في برامج التعليم عبر الإنترنت يأتي طلاب من جميع أنحاء العالم. نظرًا لقدرتك على تسجيل الدخول من أي مكان ، تتميز مناقشات الفصل بمجموعة واسعة من وجهات النظر، مما يساعدك على تعزيز فهمك عبر الثقافات. لا تتاح للطلاب بعد ذلك الفرصة للتواصل مع أشخاص من جميع أنحاء العالم فحسب، بل يمكنهم أيضًا توسيع منظورهم وزيادة وعيهم بالثقافة.

تبحث الشركات عن موظفين يمكنهم الابتكار، وغالبًا ما يأتي الابتكار من خارج عالمك المباشر. إذا كنت مهتمًا بريادة الأعمال على سبيل المثال، فإن سماع كيف تتبنى البلدان الأخرى تقنيات معينة أو تتعامل مع صناعات معينة يمكن أن يلهم أفكارًا جديدة أو يحسن مفهومًا موجودًا كنت تطوره.

قد يؤدي التعرض لأفكار جديدة من محترفين في بلدان أخرى إلى إطلاق الإبداع الخاص بك – الإبداع الذي يمكن أن يكون ذا قيمة لمؤسستك.

التواصل والتعاون الافتراضي

Students

إن تعلم العمل مع الآخرين في بيئة افتراضية يمكن أن يجعلك قائدًا أكثر فاعلية. ستطور مهارات القيادة الحاسمة من خلال استخدام المعرفة المتخصصة، وإنشاء عمليات فعالة، واتخاذ القرارات بشأن أفضل ممارسات الاتصال، مثل ما يجب مناقشته شخصيًا أو إلكترونيًا.

في برنامج عبر الإنترنت، ستشارك أيضًا في لوحات المناقشة مع زملائك في الفصل، وتتواصل مع الأساتذة عبر البريد الإلكتروني، وتتعاون من خلال برامج مختلفة. مع تقدم البرنامج، ستتحسن في طرح أفكارك وتقديم حجج قوية وموجزة واحترافية من خلال النص.

 

عن مصطفى الحشاش

مصطفى الحشاش
كاتب المحتوى العلمي لبراكسيلابس.

شاهد أيضاً

تفاعلات الأكسدة والاختزال: التعريف، شرح المعادلات، أمثلة، والتطبيقات المختلفة

  هل تسائلت يومًا عن ” المصادر الرئيسية للطاقة على هذا الكوكب، سواء كانت طبيعية …