تأثير استخدام المختبر الافتراضيّ في دروس التّحليل الحجميّ (volumetric analysis lessons)على التّحصيل الأكاديميّ لطلاّب الصّفّ الأوّل ثانويّ في مادّة الكيمياء

The effect of using the virtual laboratory in volumetric analysis lessons on the academic achievement of grade ten students in Chemistry

بلال محمود عجمي

Bilal Mahmoud Ajami

إشراف: الدكتور محمد دقماق

تاريخ الاستلام 27/6/2024                                                     تاريخ القبول 15/7/2024

 

الملخّص

المختبر الافتراضيّ بيئة تعليميّة وتعلّميّة رقميّة تحاكي المختبر الحقيقيّ، حيث توفّر للطلاّب الأدوات والمواد والتجهيزات المخبريّة بشكل افتراضيّ على أجهزة الكمبيوتر. وتتيح هذه البيئة إجراء التّجارب العلميّة بشكل فرديّ أو ضمن مجموعات، في أيّ مكان وزمان، من دون التعرّض للمخاطر المحتملة في المختبرات التّقليديّة. تهدف هذه الدّراسة إلى اختبار تأثير استخدام تطبيق المختبر الافتراضيّ -برنامج (Crocodile)- في دروس التّحليل الحجمي على التّحصيل الأكاديميّ لطلّاب الصّفّ الأوّل ثانويّ في مادّة الكيمياء. أُجريت هذه الدّراسة لاكتشاف التّغيير في تحصيل الطلاب عند استخدام تطبيق المختبر الافتراضيّ بين 61 طالبًا (مجموعة ضابطة ومجموعة تجريبية) في مدرسة خاصّة في الضّاحية الجنوبيّة لبيروت، لبنان. تمّ جمع البيانات من خلال اختبارات تحصيل قبليّة وبعديّة. تم تحليل البيانات المُجمّعة باستخدام برنامج (SPSS) وبرنامج (Microsoft Excel 2013). بعد إجراء المقارنات بين المجموعات، تم التوصل إلى أنّ تطبيق المختبر الافتراضيّ (Crocodile) في دروس التّحليل الحجمي له تأثير إيجابيّ على تحصيل طلاّب الصّفّ الأوّل ثانوييّ في مادّة الكيمياء.

الكلمات المفتاحية: المختبر الافتراضيّ، مختبر المدرسة، التّحصيل الأكاديميّ

 

Abstract

 

Virtual laboratory is a learning instrument that is used to enhance education. The purpose of this study is to test the effect of using virtual laboratory application (Crocodile chemistry) in volumetric analysis lessons on tenth grade student’s academic achievement in chemistry. This study was performed to detect the change in student’s achievements when using virtual laboratory application among 61 students (control group and experimental group) in a private school in Southern suburb of Beirut, Lebanon. Data was gathered with pre results and post academic achievement test. The collected data were analyzed using SPSS and Microsoft excel 2013 program. Comparison was made between groups. It was concluded that the virtual chemistry laboratory application (Crocodile chemistry) in volumetric analysis lesson has a positive effect on the academic achievements of grade ten students in chemistry.

Keywords: Virtual laboratory, School laboratory, Academic achievement

 

الفصل الأوّل: الإطار العام للدراسة

1.1. المقدّمة

يشهد العالم في العصر الحاليّ تحوّلات جذريّة وتطوّرات متسارعة في شتّى المجالات، لا سيما في الميدان التكنولوجيّ. هذه التغيّرات العميقة تفرض على المجتمعات ضرورة التكيّف والتأقلم لمواكبة عجلة التقدّم المتسارعة. ومن أبرز مظاهر هذا التطور التكنولوجيّ هو دمج تقنيّات الحاسوب في العمليّة التّعليميّة، وخاصّة في مجال تعليم وتعلّم العلوم.

لقد أدّى التقدّم الهائل في المجال التكنولوجيّ إلى ظهور مفهوم المختبر الافتراضيّ، الذي يهدف إلى تلبية احتياجات الطلّاب والمعلّمين على حدّ سواء. وتشير نتائج الدراسات الحديثة إلى أنّ تكنولوجيا المختبر الافتراضيّ قد تكون إحدى التقنيات الواعدة التي يمكنها تحقيق نتائج إيجابيّة ملموسة في إجراء التّجارب العلميّة وفهم المفاهيم المجرّدة.

وفي ضوء هذه التطوّرات، شهدت العقود الأخيرة ثورة غير مسبوقة في مجال التّطبيقات التكنولوجيّة التّعليميّة. فقد أصبحت التكنولوجيا عنصرًا أساسيًّا في العمليّة التّعليميّة، حيث لم يعد يقتصر تأثيرها على المعلّم أو الطّالب أو المواد الدراسيّة فحسب، بل امتد ليشمل الربط بين هذه العناصر جميعها، ما يسهم في تحسين جودة المخرجات التّعليميّة بشكل ملحوظ.

ومن الجدير بالذّكر أنّ تعليم العلوم، وعلى وجه الخصوص مادّة الكيمياء، قد تأثّر بشكل كبير بهذه الثّورة التكنولوجيّة. فقد أحدثت التكنولوجيا تغييرات جوهريّة في طبيعة عمل المختبرات، والمعدّات المستخدمة، والوسائط التّعليميّة المتاحة. ويمكن القول إنّ تعليم العلوم في المناهج الحديثة أصبح من أكثر المجالات ارتباطًا بالتكنولوجيا، سواء من حيث التّعلّم المعرفيّ أو من حيث دمج التقنيّات الحديثة في أساليب التدريس.

وفي هذا السّياق، تبرز أهميّة مادّة الكيمياء في حياتنا اليوميّة بشكل لافت. فالكيمياء تلعب دورًا محوريًّا في فهم العالم من حولنا وتفسير الظّواهر الطّبيعيّة التي نواجهها يوميًّا. على سبيل المثال، تساعدنا الكيمياء في فهم عمليّة الطهي وتفاعلات الطّعام، وتفسير آليّة عمل المنظّفات في إزالة البقع، وفهم كيفيّة تأثير الأدوية على أجسامنا. كما أنّها تسهم في تطوير مواد جديدة تسُتخدم في صناعة الملابس والأجهزة الإلكترونيّة وغيرها من المنتجات التي نستخدمها يوميًّا.

ونظرًا لأهميّة الكيمياء وتعقيد مفاهيمها في آن واحد، فإنّ تعليمها يتطلّب قدرة عالية على التّحليل والتّفكير المجرّد من قبل المعلّم والطّالب على حدّ سواء. فنحن نتعامل مع عالم غير مرئي، عالم الذرّات والجزيئات، ما يستدعي تنويع طرائق التدريس وتوظيف وسائل إيضاح متعدّدة لتقريب هذه المفاهيم المجرّدة إلى أذهان الطلّاب.

وفي ظلّ هذه التحدّيات، يبرز دور المختبر الافتراضيّ كأداة تعليميّة واعدة في مجال تدريس الكيمياء. فمن خلال هذه التقنيّة، يمكن للطلّاب دراسة العديد من الظّواهر العلميّة وإجراء التّجارب العمليّة التي قد يتعذّر تنفيذها في المختبر التقليديّ بسبب خطورتها أو ارتفاع تكلفتها الماديّة أو نقص المواد اللاّزمة.

وبناءً على ما سبق، تأتي هذه الدّراسة لتسليط الضوء على تأثير استخدام المختبر الافتراضيّ على التّحصيل الأكاديميّ لمتعلّمي الصّفّ الأوّل الثانويّ في مادّة الكيمياء. وتهدف هذه الدّراسة إلى استكشاف إمكانات هذه التقنيّة الحديثة في تعزيز فهم الطلّاب للمفاهيم الكيميائيّة وتحسين أدائهم الأكاديميّ في هذه المادّة الحيويّة.

يتناول هذا الفصل الإطار العام للدراسة الحاليّة، والتي تهدف إلى استكشاف تأثير استخدام المختبر الافتراضيّ على التّحصيل الأكاديميّ لطلاّب الصّفّ الأوّل ثانويّ في مادّة الكيمياء. ففي ظلّ التطوّر التكنولوجيّ المتسارع وأهميّة دمج التقنيات الحديثة في العمليّة التّعليميّة، تبرز الحاجة إلى دراسة فعاليّة هذه الأدوات التعليمية المبتكرة. يستعرض هذا الفصل مشكلة الدّراسة وأهميّتها وأهدافها، كما يحدّد أسئلة البحث والفرضيّات التي تسعى الدّراسة إلى اختبارها.

2.1. تعريف المختبر

يُعرّف المختبر بأنّه مكان مخصّص ومجهّز لإجراء التّجارب والأنشطة العلميّة، حيث يتمّ استخدام الأدوات والأجهزة لتنفيذ الاختبارات والقياسات بهدف التّعلّم والاكتشاف. وقد تعدّدت التّعريفات العلميّة للمختبر في الأدبيّات التربويّة، نذكر منها:

عرّف هوفشتاين وماملوك-ناعمان (Hofstein & Mamlok-Naaman, 2007) المختبر بأنّه بيئة تعليميّة فريدة حيث يتفاعل الطلاّب مع المواد والنماذج لملاحظة وفهم العالم الطبيعيّ. كما وصفه توبين (Tobin, 1990) بأنّه المكان حيث يمكن للطلاّب العمل تعاونيًّا في مجموعات صغيرة لاستقصاء الظّواهر العلميّة.

في حين عرّفه لونيتا وكلوف (Lunetta & Clough, 2007) على أنّه بيئة تعلّم نشطة تتيح للطلاّب فرصة التعامل مع الأدوات والمواد لجمع البيانات من خلال الملاحظة والقياس.

استنادًا إلى التّعريفات السابقة، يعرّف الباحث المختبر على أنّه مكان مخصّص لإجراء التّجارب العلميّة (الكيميائيّة) والأنشطة المرتبطة بهذه التّجارب، وفقًا للمواصفات العلميّة ومزوّد بجميع متطلّبات السلامة.

3.1. أهميّة المختبر في تعليم موادّ العلوم

يُعدّ المختبر ركيزة أساسيّة في تعليم العلوم، حيث يوفّر بيئة تعليميّة فريدة تجمع بين النّظريّة والتّطبيق. وتكمن أهمية المختبر في عدّة جوانب منها على سبيل المثال لا الحصر:

• تعزيز الفهم العميق للمفاهيم العلميّة: يساعد العمل المخبريّ الطلاّب على ربط النظريّات بالتّطبيقات العمليّة، ما يعمّق فهمهم للمواضيع العلميّة.
• تنمية المهارات العمليّة: يكتسب الطلاّب مهارات استخدام الأدوات والأجهزة العلميّة، وتقنيّات إجراء التّجارب، وهي مهارات أساسيّة في مجالات العلوم.
• تطوير مهارات التّفكير العلميّ: يشجّع العمل المخبريّ على الملاحظة الدقيقة، ووضع الفرضيّات، وتصميم التّجارب، وتحليل النتائج، ما ينمّي التّفكير النقديّ والإبداعيّ.
• تعزيز روح الاستكشاف والفضول العلميّ: يحفّز المختبر الطلاّب على طرح الأسئلة واستكشاف الإجابات من خلال التّجربة والاستقصاء.
• تحسين مهارات العمل الجماعيّ: غالبًا ما تتمّ الأنشطة المخبريّة في مجموعات، ما يعزّز مهارات التواصل والتعاون بين الطلاّب.
• ربط النّظريّة بالواقع: يساعد المختبر في توضيح المفاهيم المجرّدة وربطها بتطبيقات الحياة اليوميّة.
• تنمية الاتّجاهات الإيجابيّة نحو العلوم: يزيد العمل المخبريّ من اهتمام الطلاّب بالعلوم ويحفّزهم على متابعة الدّراسة في المجالات العلميّة.
• تطوير مهارات السلامة والأمان: يتعلّم الطلاّب إجراءات السّلامة وكيفيّة التعامل مع المواد الخطرة بشكل آمن.
• تعزيز الثّقة بالنّفس: نجاح الطلاّب في إجراء التّجارب وتحقيق النتائج يعزّز ثقتهم بأنفسهم وقدراتهم العلميّة.
• توفير فرص للتقييم العمليّ: يتيح المختبر للمعلّمين تقييم فهم الطلاّب وأدائهم بشكل عمليّ، ما يكمل التقييمات النّظريّة.

ختامًا، يعدّ المختبر عنصرًا حيويًّا في تعليم العلوم، حيث يوفّر بيئة تعليميّة غنيّة تجمع بين النّظريّة والتّطبيق. ومن خلال العمل المخبري، يكتسب الطلاّب مهارات عمليّة وعلميّة قيّمة تساعدهم في فهم العلوم بشكل أعمق وتعدّهم لمواجهة تحدّيات المستقبل في المجالات العلميّة والتكنولوجيّة.

 

4.1. التّعلّم الالكترونيّ (E-Learning)

برز التّعلّم الإلكترونيّ (E-Learning) كأحد أهمّ الاتّجاهات الحديثة في مجال التربية والتعليم، حيث يوفّر فرصًا تعليميّة مرنة وفعّالة تتجاوز حدود الزّمان والمكان، وتفتح آفاقًا جديدة للتعلّم المستمر والتنمية المهنيّة.

يعد التّعلّم الإلكترونيّ مفهومًا واسعًا يشمل مجموعة متنوّعة من الأساليب والتقنيّات التّعليميّة. وقد تعدّدت تعريفاته في الأدبيّات التربويّة، فيعرّفه العبادي (العبادي، 2002) بأنّه نظام تعليميّ يستخدم تقنيّات المعلومات وشبكات الحاسوب في تدعيم وتوسيع نطاق العمليّة التّعليميّة من خلال مجموعة من الوسائل منها أجهزة الحاسوب والإنترنت والبرامج الإلكترونيّة. ويضيف هذا التّعريف بُعدًا تكنولوجيًّا مهمًّا للعمليّة التّعليميّة، مؤكّدًا دور التقنيّات الحديثة في تيسير التّعلّم وتوسيع نطاقه.

من جانب آخر، يقدّم هورتون وهورتون (Horton & Horton, 2003) تعريفًا أكثر تركيزًا على الإنترنت، حيث يعرّفان التّعلّم الإلكترونيّ بأنّه استخدام تقنيّات الويب والإنترنت لإحداث التّعلّم. ويسلّط هذا التّعريف الضّوء على أهميّة شبكة الإنترنت كوسيط أساسيّ في عمليّة التّعلّم الإلكترونيّ، ما يتيح إمكانيّة الوصول إلى المحتوى التعليميّ والتفاعل مع المعلّمين والأقران بغضّ النظر عن الموقع الجغرافيّ.

وفي محاولة لتصنيف أنماط التّعلّم الإلكترونيّ، صنّف الباحثون هذا النّوع من التعليم إلى نوعين رئيسيّين: التّعلّم الإلكتروني المتزامن (Synchronous E-learning)، والتّعلّم الإلكترونيّ غير المتزامن (Asynchronous E-learning).

يشير التّعلّم الإلكترونيّ المتزامن (Synchronous E-learning) إلى التفاعل المباشر بين المعلّم والمتعلّم في نفس الوقت باستخدام أدوات التّواصل الإلكترونيّة مثل الصفوف الافتراضيّة والمحادثات الفوريّة. ويتميّز بإمكانيّة التّفاعل الفوريّ وتبادل الأفكار والنّقاشات في الوقت الحقيقيّ، ما يخلق بيئة تعليميّة أقرب إلى الصّفوف الدّراسيّة التّقليديّة.

أما التّعلّم الإلكترونيّ غير المتزامن (Asynchronous E-learning) فيتيح للمتعلّم الوصول إلى المحتوى التعليميّ في أيّ وقت يناسبه، مثل النّسخة المسجّلة والمنتديات التّعليميّة. ويوفّر هذا النّمط مرونة أكبر للمتعلّمين، حيث يمكنهم الدّراسة وفقًا لجدولهم الزمنيّ الخاصّ، ما يعزّز مفهوم التّعلّم الذاتيّ ويناسب الأفراد الذين لديهم التزامات أخرى كالعمل.

وفي مجال تعليم العلوم على وجه الخصوص، يفتح التّعلّم الإلكترونيّ آفاقًا جديدة ومثيرة. يمكن توظيف التّعلّم الإلكتروني من خلال عدّة تطبيقات منها المحاكاة والمختبرات الافتراضيّة. وتسمح هذه التّطبيقات للطلاّب بإجراء التّجارب العلميّة وملاحظة الظّواهر الطبيعيّة في بيئة آمنة وتفاعليّة، ما يعزّز فهمهم للمفاهيم العلميّة ويطور مهاراتهم البحثيّة (زيتون، 2005). على سبيل المثال، يمكن للطلاّب استخدام برامج المحاكاة لدراسة التفاعلات الكيميائيّة الخطرة أو الظّواهر الفلكيّة البعيدة دون التعرّض لأيّ مخاطر أو قيود لوجستيّة.

علاوة على ذلك، يوفّر التّعلّم الإلكترونيّ فرصًا فريدة لتخصيص التعليم وفقًا لاحتياجات كل متعلّم. فمن خلال استخدام تقنيات تحليل البيانات، يمكن تطوير مسارات تعليميّة مخصّصة تراعي نقاط القوّة ونقاط الضّعف لدى كلّ طالب، ما يحسّن من فعاليّة التّعلّم ويزيد من دافعيّة الطلاّب.

ومع ذلك، فإنّ تطبيق التّعلّم الإلكترونيّ يواجه تحدّيات عديدة. من بين هذه التحديات ضرورة توفير البنية التحتيّة التكنولوجيّة المناسبة، خاصّة في المناطق النّائية أو الدول النّامية. كما أنّ هناك حاجة ملحّة لتدريب المعلّمين على استخدام التقنيّات الحديثة وتطوير مهاراتهم في تصميم المحتوى الإلكترونيّ التفاعليّ. بالإضافة إلى ذلك، يجب الانتباه إلى قضايا الأمان والخصوصيّة عبر الإنترنت، وضمان المساواة في الوصول إلى الموارد التّعليميّة الإلكترونيّة لجميع الطلاّب.

في المحصّلة، يمكن القول إنّ التّعلّم الإلكترونيّ، بأنواعه وتطبيقاته المختلفة، يقدّم فرصًا واعدة لتطوير العمليّة التّعليميّة وتحسين مخرجاتها. وهو يمثّل تحوّلًا نموذجيًّا في مفهوم التعليم، حيث ينتقل التركيز من التلقين إلى التفاعل، ومن الحفظ إلى الإبداع والابتكار. ومع استمرار التطوّر التكنولوجيّ، من المتوقع أن يزداد دور التّعلّم الإلكتروني في المستقبل، ما يتطلّب استعدادًا مستمرًّا من قبل المؤسّسات التربويّة والمعلّمين والطلاّب للتكيّف مع هذه التغيّرات وتسخيرها لصالح العمليّة التّعليميّة.

5.1. المختبر الافتراضيّ (Virtual Lab)

1.5.1. نشأة المختبر الافتراضيّ

ظهرت النسخة الأولى من المختبر الافتراضيّ في عام 1997 تحت عنوان “المختبر الافتراضيّ للفيزيولوجيا”. وفي عام 1999، تمّ إصدار نسخة على قرص مدمج (CD-ROM). وشهد العام 2000 إطلاق النّسخة الأولى من المختبر الافتراضيّ على شبكة الإنترنت. وتطور الأمر لاحقًا في عام 2008، حيث تم تسجيل المختبرات الافتراضيّة كدوريّة تحت الرّقم الدوليّ الموحّد للدوريّات (ISSN1866-4784).

2.5.1. تعريف المختبر الافتراضيّ

تعدّدت تعريفات المختبر الافتراضيّ في الأدبيات التربويّة والتقنية. ومن أبرز هذه التّعريفات:

عرّف ميرسر وآخرون (Mercer et al., 1990) المختبر الافتراضيّ بأنّه بيئة تفاعليّة مصمّمة لإجراء وتنفيذ التّجارب بطريقة تحاكي التجربة الواقعيّة، حيث إنّه مجال للتجريب، ويشمل برامج المحاكاة التي تخضع للمجال الذي يتمّ محاكاته. وعرّفه البلطان (Baltan, 2012) بالمختبرات الإلكترونيّة التي يتمّ فيها العمل من خلال استخدام مواقع الويب على الإنترنت أو برامج الكمبيوتر، بحيث يمكن للطالب محاكاة التّجارب العلميّة وتطبيقها كما هي دون التعرّض للمخاطر وبأقلّ جهد وتكلفة ممكنة. واعتبر المحيسن (Muhaisin, 2007) المختبر الافتراضيّ جزءًا من الإعداد للتجارب، يوفّر التّطبيق العمليّ ويحقّق القوانين والافتراضات النّظريّة في المدرسة.

ومن جانب آخر، عرّف زيتون (زيتون، 2005) المختبر الافتراضيّ بأنّه بيئة تعلّم افتراضيّة تهدف إلى تطوير مهارات العمل المخبريّ لدى الطلاّب، وهذه البيئة موجودة على موقع في الإنترنت، ولها العديد من الروابط والأدوات، والتسليم والتقييم.

وبناءً على التّعريفات السّابقة، يعرّف الباحب المختبر الافتراضيّ على أنّه بيئة تعليميّة وتعلّميّة رقميّة تحاكي المختبر الحقيقيّ، حيث توفّر للطلاّب الأدوات والمواد والتجهيزات المخبريّة بشكل افتراضيّ على أجهزة الكمبيوتر. وتتيح هذه البيئة إجراء التّجارب العلميّة بشكل فرديّ أو ضمن مجموعات، في أيّ مكان وزمان، دون التعرّض للمخاطر المحتملة في المختبرات التّقليديّة. يمكن الوصول إلى هذه المختبرات الافتراضيّة عبر الإنترنت أو من خلال تطبيقات خاصّة، كما يمكن تخزين التّجارب على أقراص مدمجة أو على مواقع إلكترونيّة للرّجوع إليها لاحقًا.

3.5.1. أهميّة المختبر الافتراضيّ

يعدّ المختبر الافتراضيّ أداة تعليميّة قيّمة في مجال تدريس العلوم، وخاصّة مادّة الكيمياء. ويوفّر هذا النّوع من المختبرات حلاًّ فعّالاً للتغلّب على العديد من العقبات التي تواجه المعلّمين والطلاّب في المختبرات التّقليديّة، مع تحسين نتائج التّعلّم بشكل ملحوظ.

تكمن أهميّة المختبر الافتراضيّ في قدرته على توفير فرص متنوّعة للتدريب على أساليب التّفكير العلميّ. فمن خلال استخدام تقنيّات المحاكاة، يمكن للطلاّب تجربة سيناريوهات وتفاعلات قد تكون مستحيلة أو خطيرة في الواقع. ما يفتح آفاقًا جديدة للتعلّم، حيث يمكن للطلّاب إجراء تجارب متكرّرة بسرعة وسهولة، ما يعزّز فهمهم للمفاهيم العلميّة.

كما يدعم المختبر الافتراضيّ التّجارب التّعليميّة من خلال توفير تجربة إضافيّة وتكميليّة للطلاّب. بحيث يمكنهم إجراء اختبارات فعليّة، جمع البيانات، وإعداد التقارير في بيئة آمنة وخاضعة للرّقابة. وهذا يزيد من مشاركة الطلاّب ويشجّعهم على التّعلّم من أخطائهم، حيث يمكنهم تكرار التّجارب وتصحيح النتائج للوصول إلى الاستنتاجات الصحيحة.

أحد الجوانب المهمة للمختبر الافتراضيّ هو قدرته على محاكاة التّجارب الخطيرة أو المعقّدة. الأمر الذي يسمح للطلاّب بالتعرّف على تفاعلات وعمليّات قد تكون صعبة أو مستحيلة التنفيذ في المختبر التقليديّ. كما يوفّر فرصة لاستخدام أجهزة ومعدّات متطوّرة قد لا تكون متاحة في المؤسّسات التّعليميّة بسبب تكلفتها العالية.

ومع التطوّر التكنولوجيّ المستمر والتوجّه نحو التّعلّم الإلكترونيّ والتّعلّم النشط، أصبح المختبر الافتراضيّ جزءًا أساسيًّا من العمليّة التّعليميّة الحديثة. ويغطّي هذا النّوع من المختبرات جميع جوانب المختبر الحقيقيّ، بما في ذلك المواد والأدوات، مع إضافة ميزة الدقّة في شرح التفاعلات الكيميائيّة من خلال المحاكاة البصريّة لتغيّرات الألوان والكميّات.

أيضًا، يساعد المختبر الافتراضيّ في التغلّب على بعض المشكلات التي تواجه التّطبيقات المختبريّة التّقليديّة، مثل محدوديّة الموارد أو عدم كفاية المعدّات. كما يقلّل من الأخطاء الناتجة عن الظروف المختبريّة غير المثاليّة أو سوء استخدام المعدّات.

من المهم الإشارة إلى أنّ المختبر الافتراضيّ يعدّ مكمّلاً للمختبر التقليديّ وليس بديلاً عنه. ولا يزال وجود المختبر التقليديّ ضروريًّا، ولكن يمكن تقليل الاعتماد عليه وتخفيض التكاليف المرتبطة به من خلال الاستفادة من المختبرات الافتراضيّة.

4.5.1. مكوّنات المختبر الافتراضيّ

يتكوّن المختبر الافتراضيّ من عدّة عناصر أساسيّة تعمل معًا لتوفير تجربة تعليميّة متكاملة وفعّالة. في ما يلي شرح موجز لهذه المكوّنات:

• معدّات المختبر التقليديّ: على الرّغم من أنّ المختبر الافتراضيّ يعتمد بشكل كبير على التكنولوجيا، إلا أنّه لا يستغني تمامًا عن المختبر التقليديّ. يظل وجود بعض المعدّات والأدوات التّقليديّة ضروريًّا، ولكن بكميّات وأعداد أقل. هذا التكامل بين التقليديّ والافتراضيّ يضمن تجربة تعليميّة شاملة.
• أجهزة الكمبيوتر: تُعتبر أجهزة الكمبيوتر العمود الفقريّ للمختبر الافتراضيّ. ويتم استخدام أجهزة الكمبيوتر الشخصيّة المتّصلة بالشبكة لتمكين الطلاّب من العمل في المختبر، سواء كان ذلك مباشرة في الموقع أو من بعد من أيّ مكان وفي أيّ وقت.
• شبكة الاتصالات والأجهزة المرتبطة بها: تُعدّ شبكة الاتصالات عنصرًا حيويًّا في المختبر الافتراضيّ. تربط هذه الشبكة جميع الأجهزة والمعدّات بالكمبيوتر، ما يسمح بالاتّصال الرقميّ بين المستخدمين والمختبر. وهذا يضمن تدفّقًا سلسًا للمعلومات والبيانات.
• برامج المختبر الافتراضيّ: تتمثّل هذه البرامج في تطبيقات المحاكاة المتخصّصة، والتي يتمّ تصميمها بواسطة خبراء في المجال. يتمّ تطوير هذه البرامج بطريقة جذّابة ومثيرة للاهتمام لتشجيع الطلاّب على المشاركة وإكمال التّجارب بحماس.
• برامج الإدارة: تهتم هذه البرامج بإدارة المختبر والمستخدمين، بما في ذلك الطلاّب والباحثين. تقوم بتسجيل المستخدمين، وتحديد صلاحيّات الوصول لكلّ مستخدم، وتنظيم التّجارب المختلفة.
• الفريق الفنّيّ: يلعب الفريق الفنيّ دورًا محوريًّا في نجاح المختبر الافتراضيّ. ويقدّم هذا الفريق الدعم للطلاّب في إعداد وتقييم المواد العلميّة، بالإضافة إلى تقييم فعاليّة البرنامج وتحسينه باستمرار.

من خلال هذه المكوّنات المتكاملة، يوفّر المختبر الافتراضيّ بيئة تعليميّة متطوّرة تجمع بين مزايا التكنولوجيا الحديثة والخبرة العمليّة، ما يعزّز عمليّة التّعلّم ويحسّن نتائجها بشكل كبير.

5.5.1. دور المعلّم والطّالب في المختبر الافتراضيّ

يشهد المختبر الافتراضيّ تحوّلاً جوهريًّا في أدوار كلّ من المعلّم والطاّلب، ما يؤدّي إلى إثراء العمليّة التّعليميّة وتحسين مخرجاتها. فبالنّسبة للمعلّم، يتجاوز دوره التقليديّ كمحاضر يقدّم المعلومات الجاهزة، ليصبح موجّهًا وميّسرًا للتعلّم. فيعمل المعلّم على إثارة النقاش وتوسيع آفاق التّفكير لدى الطلاّب، مساعدًا إيّاهم في استكشاف المفاهيم العلميّة بأنفسهم. كما يقوم بتصميم تجارب افتراضيّة تحفّز الإبداع وتنمّي مهارات حلّ المشكلات، مع تشجيع العمل الجماعيّ والتعاون بين الطلاّب في البيئة الرقميّة.

أما الطالب، فيتحوّل دوره من مجرّد متلقٍّ سلبيّ للمعلومات إلى محور نشط في العمليّة التّعليميّة. ويصبح مسؤولًا عن تعلّمه، ومشاركًا بفعاليّة في التّجارب الافتراضيّة، ومستكشفًا للمفاهيم العلميّة من خلال الملاحظة والتجريب. هذا النّهج يعزّز مهارات التّفكير النقديّ والإبداعيّ لدى الطّالب، ويدفعه لابتكار حلول للتحدّيات العلميّة التي يواجهها في المختبر الافتراضيّ.

إضافة إلى ذلك، يمكن تكييف التّجارب الافتراضيّة لتناسب مستويات الطلاّب المختلفة وأساليب تعلّمهم، ما يضمن تجربة تعليميّة أكثر فعاليّة وتخصيصًا. كما يمكن دمج تقنيّات متقدّمة مثل الواقع المعزّز لتعزيز تجربة التّعلّم وجعلها أكثر تفاعليّة.

6.5.1. برنامج التمساح الافتراضيّ (Crocodile)

برنامج  (Crocodile) هو تطبيق تعليميّ متطوّر من انتاج شركة كروكوديل كليبس (Crocodile Clips) البريطانيّة والتي تأسّست عام 1994، وتخصّصت في تطوير التكنولوجيا والبرمجيّات التّعليميّة المبتكرة. ومن أبرز إنجازات الشركة تطوير مختبرات افتراضيّة متخصّصة في مجالات الكيمياء والفيزياء والرياضيّات.

تتميّز هذه المختبرات بعدّة خصائص منها، المرونة العالية في الاستخدام، وإمكانيّة إجراء تجارب علميّة متنوّعة، وملاءمتها لمراحل دراسيّة مختلفة (من المرحلة الابتدائيّة حتّى الجامعيّة)، بالإضافة إلى وجود واجهة مستخدم سهلة وبديهيّة.

كما يتميّز البرنامج بانتشار واسع في المؤسّسات التّعليميّة، حيث يُستخدم في أكثر من 70% من المدارس البريطانيّة، إضافة إلى استخدامه في أكثر من 60 دولة حول العالم.

ويوفّر برنامج (Crocodile) بيئة تعلّم تفاعليّة آمنة، حيث يمكن للطلاّب إجراء التّجارب دون مخاطر أو تكاليف مرتبطة بالمختبرات التّقليديّة. كما يتيح للمعلمّين تصميم دروس وتجارب مخصّصة تناسب احتياجات طلاّبهم.

ويدعم البرنامج أيضًا التّعلّم من بعد، ما يجعله أداة قيّمة خاصّة في ظلّ التحوّلات التّعليميّة الحديثة. بالإضافة إلى ذلك، يتمّ تحديث البرنامج بانتظام ليواكب أحدث التطوّرات في المناهج العلميّة والتكنولوجيا التّعليميّة.

رسم توضيحي 1. واجهة برنامج التمساح الافتراضيّ

 

6.1. مقارنة بين المختبر الحقيقيّ والمختبر الافتراضيّ

يواجه استخدام المختبر الحقيقيّ في التعليم العديد من التحدّيات والعقبات. من أبرز هذه المعوّقات نقص المعدّات التقنيّة المناسبة والتهوئة والإضاءة الملائمة، إضافة إلى عدم توافق معدّات المختبر مع المنهج الدراسيّ في بعض الأحيان. كما أنّ نقص متطلّبات السلامة يشكّل عائقًا كبيرًا أمام الاستخدام الآمن للمختبرات.

من ناحية أخرى، يؤدّي تقديم النّسخة النّظريّة قبل إجراء التّجارب بفترة طويلة إلى فقدان الترابط بين الجانبين النظريّ والعمليّ. ويزيد من صعوبة الأمر قلّة جلسات المختبر المتاحة للطلاّب، ما يحدّ من فرص التّطبيق العمليّ للمعارف المكتسبة.

علاوة على ذلك، تشكّل الأعداد الكبيرة من الطلاّب عائقًا أمام العمل الفعّال في المختبر، حيث تزيد من احتماليّة وقوع المخاطر وتعيق سير العمل بشكل سلس. كما أنّ بعض التّجارب قد تستغرق وقتًا طويلاً، ما يدفع بعض المعلّمين إلى الاكتفاء بالنقاش النظريّ لتوصيل المعلومات بشكل أسرع. كما تُعدّ التكاليف المرتفعة لإنشاء وتجهيز المختبرات الحقيقيّة عائقًا كبيرًا أمام توفيرها بشكل كافٍ في المؤسّسات التّعليميّة.

هذه العقبات تنعكس سلبً على العمليّة التّعليميّة وعلى الطلاّب، حيث قد تؤدّي إلى تطوير اتجاهات سلبيّة نحو التّجارب العمليّة والاعتقاد بعدم جدواها. كما قد يؤدّي ذلك إلى إساءة استخدام المختبر وميل الطلاّب إلى تزوير النتائج أو التصرّف بفوضى، ما قد يتسبّب في تلف المواد والمعدّات أو حتّى إصابة المعلّم أو الطلاّب بسبب سوء التعامل مع المواد الكيميائيّة.

في المقابل، تقدّم المختبرات الافتراضيّة العديد من المزايا التي تتغلّب على معوّقات المختبرات الحقيقيّة. فهي تقلّل الوقت المستغرق في التّعلّم وتتيح إجراء تجارب يصعب تنفيذها في المختبر التقليديّ بسبب خطورتها أو تكلفتها العالية أو حاجتها لوقت طويل.

وتتميّز المختبرات الافتراضيّة بالمرونة في الاستخدام، حيث يمكن للطلاّب الوصول إليها بسهولة. كما أنّها أقل تكلفة من حيث المواد المستخدمة وأكثر إثارة للطلاّب، ما يزيد من دافعيّتهم للتعلّم. وهي تعوّض النقص في قدرات المختبر الحقيقيّ وتوفّر تغذية راجعة مناسبة للمتعلّمين.

من مزاياها أيضًا إمكانيّة العرض المرئيّ للبيانات والظّواهر التي يصعب رؤيتها في التّجارب الحقيقيّة، وإتاحة الفرصة للتفاعل والتعاون مع الآخرين في إجراء نفس التجربة. كما تسمح للمتعلّم بارتكاب الأخطاء دون تعريض نفسه أو المؤسّسة التّعليميّة للخطر.

وتساهم المختبرات الافتراضيّة في تنمية الاهتمام بالبحث العلميّ من خلال توفير العديد من التّجارب الجاهزة والأدوات اللّازمة لتنفيذ التّجارب المختلفة. كما تتيح إمكانيّة التحكّم في سرعة الظّواهر العلميّة لتسهيل المتابعة ومراقبة النتائج.

أخيرًا، تتميّز هذه المختبرات بقدرتها على خلق نموذج تعليميّ جديد يجمع بين واقعيّة التّجارب وجمال الخيال، ما يساعد في بناء المعرفة وترسيخ المعلومات بشكل أفضل. كما أنّها تشجّع الطلاّب وتوجّههم، وتسمح بتسجيل معلوماتهم وتقييمهم بشكل تلقائيّ، مع إمكانيّة التحديث المستمر لمواكبة التطوّرات العلميّة.

جدول 1. مقارنة بين المختبر الحقيقيّ والمختبر الافتراضيّ

الخصائص	المختبر الحقيقيّ	المختبر الافتراضيّ
التفاعل مع الأدوات	تفاعل حقيقي ومباشر	تفاعل افتراضي
الإشراف التعليمي	إشراف مباشر من المعلمين	إشراف رقمي وإلكتروني
التكاليف	تكاليف تجهيزات مادية وصيانة	تكاليف تصميم وبرمجيات
المهارات العملية	اكتساب مهارات عملية حقيقية	محاكاة للمهارات العملية
التفاعل الاجتماعيّ	تفاعل اجتماعي مباشر بين الطلاب	تفاعل اجتماعي افتراضي
إتاحة الوقت	محدودة بوقت الدوام المدرسي	إتاحة مرنة وفقاً لوقت الطالب
اللغة	غالباً باللغة الأم (العربية)	قد تكون باللغة الإنجليزية مع ندرة النسخ العربية
إمكانية الوصول	محدودة بتوفر التجهيزات المدرسية	يمكن الوصول إليها من أي مكان مع توفر الأجهزة اللازمة

7.1. الإشكاليّة

يُعدّ منهج مادّة الكيمياء في الصّفّ الأوّل ثانويّ كبيرًا وضاغطًا. والوقت المخصص له، ساعتين أسبوعيًّا، يكاد يكون غير كافٍ لتغطيته بالكامل، ما يجعل من الضروريّ تقليل استخدام المختبرات والتركيز على التلقين والتفسير المجرّد، الأمر الذي يؤثّر سلبًا على التّحصيل الأكاديميّ للطلّاب. كما يُلاحظ تراجع التّحصيل الأكاديميّ للطلاّب خلال الفصل الدراسيّ الثّاني. وواحدة من الأسباب المحتملة لهذا التراجع أنّ عدد الحصص المخبريّة لم يكن كافيًا خلال شرح الفصلين الخامس والسّادس في منهج مادّة الكيمياء (الماء (Water) والأحماض والقلويّات (Acids and Bases)). لذا، برزت الحاجة إلى إلى تقييم فعاليّة استخدام مختبر الكيمياء الافتراضيّ، وتحديدًا برنامج (Crocodile)، في تدريس مادّة الكيمياء لطلاّب الصّفّ الأوّل ثانويّ. وتسعى الدّراسة بشكل خاص إلى التعرّف على تأثير هذه التقنيّة على التّحصيل الأكاديميّ للطلّاب في دروس التّحليل الحجميّ (Volumetric Analysis)، مع التركيز على موضوعات الماء (Water) والأحماض والقلويّات (Acids and Bases).

8.1. أهميّة الدّراسة

تكمن أهميّة هذه الدّراسة في كونها تسلّط الضّوء على أسلوب تدريسيّ مبتكر في مجال تعليم مادّة الكيمياء. فهي تستكشف تأثير استخدام النماذج الافتراضيّة على التّحصيل الأكاديميّ للطلّاب في مادّة الكيمياء، وسلوك الطلّاب وتفاعلهم مع المادّة العلميّة، بالإضافة إلى فعاليّة عمليّة التّعلّم وفهم المفاهيم الكيميائيّة المعقّدة.

كما تسهم هذه الدّراسة في توفير رؤى قيّمة حول إمكانيّة تعزيز جودة تعليم موادّ العلوم من خلال دمج التقنيّات الحديثة في المناهج الدراسيّة.

9.1. أهدف الدّراسة

تهدف الدّراسة إلى تقييم فوائد استخدام التعليم الإلكترونيّ بشكل عام في تدريس مادّة الكيمياء. ودراسة تأثير استخدام المختبر الافتراضيّ -برنامج (Crocodile)- بشكل خاصّ على التّحصيل الأكاديميّ لطلّاب الصّفّ الأوّل ثانويّ في دروس التّحليل الحجميّ (Volumetric Analysis). كما تهدف إلى استكشاف مدى فعاليّة هذه التقنيّة في تعزيز فهم الطلاّب للمفاهيم الكيميائيّة وتحسين أدائهم الأكاديميّ.

10.1. أسئلة الدّراسة

تسعى هذه الدّراسة للإجابة على السؤال الرئيسيّ التالي:

• هل يؤدّي استخدام المختبر الافتراضيّ وتحديدًا برنامج (Crocodile) إلى زيادة التّحصيل الأكاديميّ لطلاّب الصّفّ الأوّل ثانويّ في دروس التّحليل الحجميّ (Volumetric Analysis)؟

ويتفرّع من هذا السّؤال الرئيسيّ الأسئلة الفرعيّة التالية:

• ما مدى تأثير استخدام المختبر الافتراضيّ على فهم الطلاّب لمفاهيم الماء (Water) والأحماض والقلويّات (Acids and Bases)؟
• كيف يؤثّر استخدام المختبر الافتراضيّ على قدرة الطلاّب على إجراء التّجارب الكيميائيّة وتفسير نتائجها؟
• هل توجد فروق ذات دلالة إحصائيّة في التّحصيل الأكاديميّ لطلّاب الصّفّ الأوّل ثانويّ في مادّة الكيمياء تبعًا لمتغيّر استخدام برنامج المختبر الافتراضيّ (Crocodile)؟

الفصل الثاني: مراجعة الأدبيّات والنّظريّات

1.2. الدراسات السّابقة

تم إجراء العديد من الدراسات لاستقصاء الفوائد من استخدام المختبر الافتراضيّ خلال العمليّة التّعليميّة بشكل عام أو لمعرفة تأثير استخدام المختبر الافتراضيّ على التّحصيل الأكاديميّ للطلاب في فصول دراسية مختلفة. فيما يلي سنناقش بعض الدراسات ونتائجها حول تأثير المختبر الافتراضيّ على تحصيل الطلاب.

هدفت دراسة الشنّاق (الشنّاق ودمّي، 2009) إلى التعرّف على توجّهات المعلّمين والطلاّب في المرحلة الثانويّة نحو استخدام التّعلّم الإلكترونيّ في العلوم بالمدارس الأردنيّة. وقد خلصت الدّراسة إلى وجود توجّهات إيجابيّة لدى المتعلّمين نحو التّعلّم الإلكترونيّ، بينما لوحظ تغيّر سلبيّ في متوسّط درجات الطلاّب بعد التجربة.

ركّزت دراسة (بركة، 2000) على تصميم برنامج تعليميّ تفاعليّ لمختبر الكيمياء الافتراضيّ. وقد توّصلت الدّراسة إلى أنّ تقديم الموضوع العلميّ كان بطريقة جذّابة تراعي الفروقات الفرديّة بين المتعلّمين وتنسجم مع محتوى المادّة الدراسيّة.

واستهدفت دراسة (الشهري، 2009) معرفة تأثير استخدام تطبيقات التّعلّم الإلكترونيّ (المختبرات الافتراضيّة) على اكتساب مهارات التّجارب المخبريّة في مادّة الأحياء لطلاّب الصّفّ الثاني عشر. وقد أظهرت النتائج وجود فروق إحصائيّة لصالح المجموعة التي درست باستخدام مختبرات الأحياء الافتراضيّة في اكتساب معظم المهارات المخبريّة.

كما هدفت دراسة (لال، 2008) إلى الكشف عن العلاقة بين الاتجاه نحو استخدام المختبرات الافتراضيّة وبعض القدرات الإبداعيّة. وقد خلصت الدّراسة إلى وجود علاقة إيجابيّة بين الاتّجاه نحو استخدام المختبرات الافتراضيّة في التّعلّم الإلكترونيّ وبعض القدرات الإبداعيّة، مع تفوّق الطلاّب الذّكور في الصّفّ الثاني عشر في هذا الجانب.

ومن ناحية أخرى، لم تجد دراسة (المحمدي، 2010) أيّ تغيير في مستويات التّحصيل الأكاديميّ عند استخدام المختبر الافتراضيّ لطلاّب الصّفّ الحادي عشر في مادّة الكيمياء.

وفي دراسة أجراها البلطان (البلطان، 2012)، تمّ التركيز على استخدام المختبرات الافتراضيّة في تدريس العلوم في المرحلة الثانويّة بالمملكة العربيّة السعوديّة. وقد كشفت النتائج عن توفّر برمجيّات المحاكاة الافتراضيّة في نسبة محدودة من المدارس الثانوية، مع وجود تفاوت في مستوى كفاءة المعلّمين واستعداد الطلاّب لاستخدام هذه التقنيّات.

أمّا في تركيا، فقد أجرى (Ayas & Tatli, 2013) دراسة لفحص تأثير مختبر الكيمياء الافتراضيّ على تحصيل طلاّب الصّفّ التاسع. وخلصت الدّراسة إلى أنّ برنامج مختبر الكيمياء الافتراضيّ المطوّر كان فعّالاً بنفس درجة المختبر الحقيقيّ من حيث تحصيل الطلاّب وقدرتهم على التعرّف على معدّات المختبر.

كما أظهرت دراسة (Tuysuz, 2010) تأثيرًا إيجابيًّا لاستخدام المختبر الافتراضيّ على تحصيل الطلاّب واتجاهاتهم نحو الكيمياء لدى طلاّب الصّفّ التاسع.

وفي مصر، قام (الأمين والحافظ، 2012) بدراسة تأثير استخدام التّجارب الافتراضيّة في الفيزياء والكيمياء على تنمية مهارات الملاحظة والمعرفة لطلاّب الصّفّ السادس. وقد أظهرت النتائج تباينًا في تأثير المختبر الافتراضيّ بين مادّتي الفيزياء والكيمياء.

أخيرًا، في الهند، أجرى (Bajpai & Kumar, 2014) دراسة حول تأثير المختبر الافتراضيّ على تحقيق المفاهيم لدى الطلاّب في مادّة الفيزياء. وقد أظهرت النتائج تفوّق المختبر الافتراضيّ على المختبر الواقعيّ في تعليم بعض المفاهيم الفيزيائيّة.

2.2. تعقيب على الدّراسات السّابقة

يتّضح من استعراض الدراسات السابقة أن هناك تباينًا ملحوظًا في النتائج المتعلّقة بفعاليّة المختبرات الافتراضيّة في العمليّة التّعليميّة. فعلى سبيل المثال، أظهرت دراسة (Tuysuz, 2010) تأثيرًا إيجابيًّا لاستخدام المختبر الافتراضيّ على تحصيل الطلاب واتجاهاتهم نحو مادّة الكيمياء، بينما لم تجد دراسة (المحمّدي، 2010) أيّ تغيير في مستويات التّحصيل الأكاديميّ عند استخدام المختبر الافتراضيّ في مادّة الكيمياء. هذا التباين يشير إلى أهميّة دراسة العوامل المؤثّرة في نجاح تطبيق هذه التقنيّة.

كما لوحظ اختلاف في تأثير المختبرات الافتراضيّة بين المواد العلميّة المختلفة. فقد أظهرت دراسة (الأمين والحافظ، 2012) تباينًا في النتائج بين مادتيّ الفيزياء والكيمياء، حيث كان التأثير أكثر وضوحًا في مادّة الكيمياء. وفي السّياق ذاته، أشارت دراسة (Bajpai & Kumar, 2014) إلى تفوّق المختبر الافتراضيّ على المختبر الواقعيّ في تعليم بعض المفاهيم الفيزيائيّة. هذه النتائج تؤكد ضرورة دراسة كل مادّة علميّة على حدة لتحديد مدى ملاءمة المختبرات الافتراضيّة لها.

من جانب آخر، تنوّعت المراحل الدراسيّة التي تناولتها الدراسات، ما يتيح فهمًا أوسع لتأثير هذه التقنيّة على مختلف الفئات العمريّة. فقد شملت الدراسات طلاّبًا من الصّفّ السّادس كما في دراسة (الأمين والحافظ، 2012)، وصولًا إلى المرحلة الثانوية كما في دراسة (البلطان، 2012). هذا التنوّع يساعد في تكوين صورة شاملة عن فعاليّة المختبرات الافتراضيّة في مختلف المراحل التّعليميّة.

وقد أشارت بعض الدراسات، مثل دراسة (البلطان، 2012) إلى أهميّة توفّر البنية التحتيّة المناسبة وتدريب المعلّمين لضمان فعاليّة استخدام المختبرات الافتراضيّة. وهذا يؤكّد أنّ نجاح هذه التقنيّة لا يعتمد فقط على توفّرها، بل أيضًا على الدّعم والتدريب المقدّم للمعلّمين والطلاّب على حدّ سواء.

ومن الجدير بالذّكر أن تأثير المختبرات الافتراضيّة لم يقتصر على التّحصيل الدراسيّ فحسب، بل امتدّ ليشمل تنمية مهارات أخرى. فقد أظهرت دراسة (لال، 2008) وجود علاقة إيجابيّة بين استخدام المختبرات الافتراضيّة وتنمية بعض القدرات الإبداعيّة لدى الطلاّب.

ورغم وفرة الدراسات المتاحة، إلّا أنّ هناك حاجة ملحّة لإجراء المزيد من الأبحاث لفهم العوامل المؤثّرة في فعاليّة المختبرات الافتراضيّة بشكل أعمق. فعلى سبيل المثال، تشير دراسة (Ayas & Tatli, 2013) إلى أنّ المختبر الافتراضيّ كان فعّالاً بنفس درجة المختبر الحقيقيّ، ما يفتح المجال لدراسات مقارنة أكثر تفصيلاً بين النوعين.

في الختام، تقدّم هذه الدراسات نظرة شاملة حول استخدام المختبرات الافتراضيّة في التعليم، مع الإشارة إلى ضرورة الاستمرار في البحث والتطوير. فمع تطوّر التكنولوجيا وزيادة اعتماد المؤسّسات التّعليميّة على الوسائل الرقميّة، يصبح من الضروريّ فهم كيفيّة تحقيق الاستفادة القصوى من هذه التقنيّة في تعزيز التعليم العلميّ وتطوير مهارات الطلاّب في مختلف المراحل الدراسيّة.

3.2. الكلمات المفتاحيّة

• التّحصيل الأكاديميّ: هو ناتج التعليم، ويمثّل مدى تحقيق الطّالب لأهدافه التّعليميّة، ويتمّ قياسه من خلال الامتحانات و/أو التقييمات. وسيكون التّحصيل الأكاديميّ المتغير التّابع في هذه الدّراسة. حيث سيتم قياسه باستخدام اختبار يركّز على الأهداف التّعليميّة للدرس.
• المجموعة الضّابطة (CG): 30 طالبًا من طلّاب الصّفّ الأوّل ثانويّ، الشّعبة أ، في إحدى مدارس الضّاحية الجنوبيّة لمدينة بيروت والذين تم تدريسهم الفصلين 5 و 6 في الكتاب الرسميّ من خلال الطّرائق التّقليديّة في التعليم.
• المجموعة التجريبيّة (EG): 31 طالبًا من طلّاب الصّفّ الأوّل ثانويّ، الشّعبة ج، في إحدى مدارس الضّاحية الجنوبيّة لمدينة بيروت والذين تم تدريسهم الفصلين 5 و 6 في من خلال برمجيّات المختبر الافتراضيّ.

 

الفصل الثالث: الطّرائق والتصميم

1.3. المنهجيّة

هدفت هذه الدّراسة إلى استقصاء أثر استخدام المختبر الافتراضيّ على التّحصيل الأكاديميّ لطلّاب الصّفّ الأوّل ثانويّ في دروس التّحليل الحجميّ (Volumetric Analysis). عبر استخدام برنامج المختبر الافتراضيّ (Crocodile) على 30 طالبًا في المجموعة التجريبيّة على مدار عشر حصص تعليميّة.

يتناول هذا الفصل تفاصيل سؤال البحث، الفرضيّة، المتغيّرات، العيّنة، الأدوات المستخدمة، إجراءات الدّراسة، الصعوبات التي واجهت الباحث، وأساليب تحليل البيانات.

2.3. منهج البحث

اعتمدت هذه الدّراسة على المنهج التجريبيّ، وهو أحد أكثر المناهج البحثيّة دقّة وموضوعيّة في العلوم التربويّة. يتميّز هذا المنهج بقدرته على ضبط المتغيّرات وتحديد العلاقات السببيّة بين المتغيّر المستقل (استخدام المختبر الافتراضيّ) والمتغير التّابع (التّحصيل الأكاديميّ). من خلال هذا المنهج، تمكّن الباحث من تطبيق التجربة في ظروف محكومة ومراقبة النتائج بدقّة، ما يعزّز صحّة الاستنتاجات المستخلصة من الدّراسة.

3.3. عيّنة الدّراسة

تم اختيار عيّنة الدّراسة باستخدام أسلوب العيّنة القصديّة، وهي إحدى أنواع العيّنات غير الاحتماليّة. اشتملت العيّنة على 61 طالبًا من الصّفّ الأوّل ثانويّ في مدرسة خاصّة تقع في الضاحية الجنوبية لبيروت. تم تقسيمهم إلى قسمين من نفس الجنس (جميعهم ذكور). تمثّل العيّنة حوالي 50% من إجمالي طلاّب الصّفّ الأوّل ثانويّ في هذه المدرسة. كلا المجموعتين تنتمي إلى نفس البيئة الاجتماعية والاقتصادية بحيث تم اختيارهم بشكل مقصود لتحقيق أهداف الدّراسة. يتيح هذا النّوع من العيّنات للباحث اختيار المشاركين بناءً على خصائص محدّدة تخدم غرض البحث. في هذه الحالة، تمّ اختيار الطلاّب بناءً على تجانس المجموعتين من حيث المستوى الأكاديميّ. على الرّغم من أنّ هذا النّوع من العيّنات قد يحدّ من إمكانيّة تعميم النتائج، إلّا أنهّ يوفّر فهمًا عميقًا للظاهرة المدروسة في السياق المحدّد للبحث.

جدول 2. توزّع عيّنة الدّراسة على المجموعتين

	المجموعة الضّابطة	المجموعة التجريبيّة
الجنس	ذكور	ذكور
عدد الطلّاب	30	31
عدد الطلّاب الاجماليّ	61

4.3. فرضيّة الدّراسة

ثمّة فروق في التّحصيل الأكاديميّ تُعزى لمتغيّر استخدام تطبيق المختبر الافتراضيّ (Crocodile).

الفرضيّة الصفريّة (H0): لا توجد فروق ذات دلالة إحصائيّة بين استخدام تطبيق المختبر الافتراضيّ (Crocodile) والتّحصيل الأكاديميّ لطلاّب الصّفّ الأوّل ثانويّ في مادّة الكيمياء.

الفرضيّة البديلة (H1): توجد فروق ذات دلالة إحصائيّة بين استخدام تطبيق المختبر الافتراضيّ (Crocodile) والتّحصيل الأكاديميّ لطلاّب الصّفّ الأوّل ثانويّ في مادّة الكيمياء.

من خلال اختبار هذه الفرضيّات، تسعى الدّراسة إلى تقديم رؤى علميّة حول فعاليّة استخدام المختبر الافتراضيّ في تعليم الكيمياء وتأثيره على التّحصيل الأكاديميّ للطلاّب.

5.3. المتغيّرات

• المتغيّر التابع: التّحصيل الأكاديميّ لطلاّب الصّفّ الأوّل ثانويّ في دروس التّحليل الحجميّ.
• المتغيّر المستقلّ: استخدام تطبيق المختبر الافتراضيّ (Crocodile).

 

6.3. الإجراءات

تم تقديم شرح الفصول الخامس (الماء) والسّادس (الأحماض والقواعد) من الكتاب الرسميّ لكلتا المجموعتين، ولكن بطرائق مختلفة. أجريت التجربة خلال جزء من شهر نيسان وشهري أيّار وحزيران من العام الدراسي 2015-2016، واستغرقت 18 حصّة تعليميّة، مدّة كلّ منها 50 دقيقة، بينما تم إجراء الامتحان النهائي في بداية شهر تمّوز من العام 2016.

• المجموعة الضّابطة (CG): تم تعليمهم باستخدام اللّوح وعرض تجربة تحضير محلول، تخفيف تركيز لمحلول، ومعايرة حمض-قاعدة قام بها المعلّم داخل الصّفّ.
• المجموعة التجريبيّة (EG): تم تعليمهم باستخدام برنامج المختبر الافتراضيّ (Crocodile) بالإضافة إلى اللّوح.

خلال هذه الفترة، تم التركيز على توفير نفس المحتوى التعليميّ للمجموعتين، ولكن مع اختلاف الطريقة المستخدمة لتقديم هذا المحتوى، ما يتيح مقارنة فعّالة بين الطريقتين وتأثيرهما على التّحصيل الأكاديميّ للطلاّب.

تم إخضاع المجموعة التجريبيّة  إلى 18 حصّة تعليميّة باستخدام برنامج المختبر الافتراضيّ (Crocodile)، حيث تمكنوا من إجراء كلّ تجربة بشكل فرديّ بمساعدة الباحث. وركّزت الحصّة الأولى على تقديم البرنامج لتجنّب مواجهة مشكلات أثناء العمل. وفي نهاية كل فكرة أو هدف، تمّ إخضاع الطّلاب في كلتا المجموعتين لتمارين وتقويمات تكوينيّة متعلّقة بما تم مناقشته. وفي نهاية الدرس، تم إخضاع كلتا المجموعتين لامتحان نهائيّ لقياس تحصيلهم الأكاديميّ.

7.3. الصعوبات

لم يواجه الباحث صعوبات أساسيّة تمنع تنفيذ التجربة، باستثناء صعوبة تتعلّق بتحضير جميع مستلزمات التجربة، بدءًا من تثبيت موعد ثابت لقاعة الحاسوب، وتحضير النّسخة المحوسبة التي تطلّبت جهدًا ووقتًا كبيرين، حيث أنّ إعداد خطّة درس متطوّرة بشكل جيّد يستغرق عدّة ساعات من التحضير. نتيجة لذلك، تطلّب إكمال تحضير النّسخة حوالي 20 ساعة من العمل الفعليّ.

8.3. الأدوات

الاختبار القبلي:

نظرًا لعدم وجود معلومات سابقة لدى الطلاّب المشاركين في هذه الدّراسة عن “التّحليل الحجميّ”، تعذّر إجراء اختبار للأهداف والمعلومات التي لم يتعرّفوا عليها بعد. وللمقارنة بين درجات الطلاّب في الاختبار البعدي استنادًا إلى بيانات محدّدة، استخدم الباحث متوسّط درجات الطلاّب في الفصل الدراسيّ الأوّل كبيانات للمقارنة، وأطلق عليها اسم “النتائج القبليّة”. وتمثّل هذه الدرجات متوسّط نتائج الامتحانات والتقييمات التي خضع لها الطلاّب.

الاختبار البعدي:

هدف الاختبار البعديّ إلى تقييم فهم الطلاّب للأفكار الرئيسيّة لدرس “التّحليل الحجميّ” الذي تمت تغطيته خلال الفصل الدراسيّ الثاني من العام الأكاديميّ 2015-2016. تم تطبيق الاختبار البعديّ على كلّ من المجموعة الضّابطة (CG) والمجموعة التجريبيّة (EG). تكوّن الاختبار من سؤالين، وكانت الدّرجة النهائيّة من 20. روعي في إعداد الاختبار عدّة اعتبارات، أوّلًا، تناسب مستوى الصعوبة مع قدرات طلاّب الصّفّ الأوّل ثانويّ. ثانيًا، شمول الاختبار لجميع الكفايات والأهداف الرئيسيّة للدّرس. ثالثًا، ملاءمة الاختبار لقياس معظم مستويات بلوم المعرفيّة وهي: التذكّر، الفهم، التّطبيق، التّحليل، والتقييم، مع استبعاد مستوى “الإبداع” نظرًا لصعوبته. رابعًا، تحديد مدّة الاختبار بما لا يتجاوز ساعة واحدة.

تم التحقّق من صحة الاختبار عبر عرضه على اثنين من المعلّمين ذوي الخبرة، ثم إجراء اختبار تجريبيّ لخمسة طلاّب، ما أدّى إلى إجراء ملاحظات وتصحيحات طفيفة.

 

9.3. تحليل البيانات

لم تكن الإحصائيّات الوصفيّة (المتوسّط، الوسيط، والانحراف المعياريّ) للمجموعتين بمفردها كافية للحكم على تأثير استخدام المختبر الافتراضيّ على التّحصيل الأكاديميّ. لذلك، استخدم الباحث برنامج () الاحصائيّ الشّهير لتحليل البيانات الإحصائيّة بشكل دقيق ومعقّد، وتطبيق الاختبارات الإحصائيّة اللازمة لمقارنة نتائج الاختبارات بين المجموعتين، بالإضافة إلى برنامج (Microsoft Excel 2013) والذي استخدم لتنظيم البيانات وعرض النتائج بشكل مرئيّ، وتسهيل العمليّات الحسابية البسيطة والرسوم البيانيّة.

 

الفصل الرّابع، نتائج الدّراسة

1.4. تحليل البيانات

اعتمدت الدّراسة المنهجيّة الكمية لتقييم أثر استخدام تطبيق المختبر الافتراضيّ (Crocodile) على التّحصيل الأكاديميّ للطلاّب. لتحليل البيانات، تم إجراء اختبار T للعيّنات المستقلة للتحقّق من تكافؤ المجموعتين قبل بدء التجربة. ولتسهيل تحليل توزيع الدرجات، تم تقسيم نطاق الدرجات (0-20) إلى أربعة أرباع متساوية وفق الأتي:

• الرّبع الأوّل (Q1): الطلاّب الذين تتراوح درجاتهم بين [0, 5[
• الرّبع الثاني (Q2): الطلّاب الذين تتراوح درجاتهم بين [5, 10[
• الرّبع الثّالث (Q3): الطلاّب الذين تتراوح درجاتهم بين [10, 15[
• الرّبع الرّابع (Q4): الطلاّب الذين تتراوح درجاتهم بين [15، 20[

بعد التجربة، تم استخدام اختبار T للعيّنات المستقلّة مرة أخرى لتحديد الفروق ذات الدلالة الإحصائيّة بين المجموعتين. تم اعتماد مستوى الدلالة (α = 0.05) لتفسير النتائج، حيث اعتبرت القيمة (p > 0.05) دليلًا على عدم وجود فرق ذي دلالة إحصائية، بينما اعتبرت القيمة (p < 0.05) مؤشّرًا على وجود فروق ذي دلالة إحصائية. إضافة إلى ذلك، تمّ حساب حجم الأثر لتقدير الأهميّة العمليّة للنتائج، إلى جانب دلالتها الإحصائيّة.

شمل التّحليل أيضًا استخدام الإحصاءات الوصفيّة، مثل المتوسّطات والانحرافات المعياريّة، لوصف أداء المجموعتين. كما تمّ الاستعانة بالرّسوم البيانيّة المناسبة، كالمخطّطات الصندوقيّة أو الأعمدة، لتوضيح توزيع الدرجات وتسهيل المقارنة بين المجموعتين بصريًّا.

تهدف هذه المنهجيّة التّحليليّة الشاملة إلى تقييم فعاليّة استخدام تطبيق المختبر الافتراضيّ على التّحصيل الأكاديميّ للطلاّب بشكل دقيق وموضوعيّ، ما يسمح باستخلاص استنتاجات موثوقة حول تأثير التدخل التجريبيّ على أداء الطلاّب.

2.4. تحليل بيانات النتائج القبليّة

يُظهر الجدول التّالي الإحصائياّت الوصفيّة لنتائج الاختبار القبليّ لكلّ من المجموعة الضّابطة والمجموعة التجريبيّة.

جدول 3. المؤشّرات الاحصائيّة للاختبار القبليّ بين المجموعتين

المجموعة الضّابطة	المجموعة التجريبيّة
30	31	عدد الطلّاب
8.5	8.75	الوسيط
9.3	9	المتوسّط
4.15	3.8	الانحراف المعياريّ
3	4	أدنى درجة
18	17	أعلى درجة

توضّح هذه الإحصائيّات توزّع درجات الطلاّب في الاختبار القبليّ في كلّ من المجموعتين، ما يساعد في فهم الفروق الأساسيّة بين المجموعتين قبل بدء الدّراسة وتحديد النقاط الأساسيّة للمقارنة بعد استخدام تطبيق المختبر الافتراضيّ.

 

الرسم البياني 1. المتوسّط الحسابيّ للمجموعتين في الاختبار القبليّ

 

الرسم البياني 2. توزّع علامات المجموعتين في الاختبار القبليّ بحسب الارباع

 

• المجموعة الضّابطة: تركّز طلاّب هذه المجموعة بشكل رئيسيّ في الرّبعين الثّاني (Q2) والثّالث (Q3) بنسبة 36% لكلّ منهما، ثمّ في الربع الأوّل (Q1) بنسبة 18%، وأقلّ نسبة كانت في الرّبع الرّابع (Q4) بنسبة 9%. ونسبة النّجاح في هذه المجموعة كانت 43%.
• المجموعة التجريبيّة: تركّز طلاّب هذه المجموعة بشكل رئيسيّ في الرّبع الثاني (Q2) بنسبة 41%، ثمّ في الرّبع الثالث (Q3) بنسبة 36%، ثمّ في الرّبع الأوّل (Q1) بنسبة 14%، وأقل نسبة كانت في الرّبع الرابع (Q4) بنسبة 9%، وبلغت نسبة النّجاح في هذه المجموعة 35.5%.

لتأكيد ما إذا كانت المجموعتان متساويتين في التّحصيل الأكاديميّ قبل بدء التجربة، تم حساب اختبار T  للعيّنات المستقلة. ويوضّح الجدول التالي نتائج اختبار  Tللعيّنات المستقلة لكلّ من المجموعة الضّابطة والمجموعة التجريبيّة قبل بدء التجربة:

جدول 4. نتائج اختبار t للاختبار القبلي

t-test for both control and experimental groups
	Mean	Standard deviation	t-test	significance
Control Group	9.3	4.15	0.4	Not significant
Experimental Group	9	3.8

تشير النتائج إلى أنّ قيمة اختبار t هي 0.4، والتي تعتبر غير دالّة إحصائيًّا (p > 0.05). وبالتّالي يمكن القول أنّ هناك تساويًا في التّحصيل الأكاديميّ بين المجموعتين قبل بدء التجربة. كما يوضح الجدول فرقًا بسيطًا (0.3) بين المتوسطات لحساب المجموعة الضّابطة.

بناءً على هذه النتائج، يمكن التأكيد على أن المجموعتين كانتا متساويتين من حيث الأداء الأكاديميّ قبل بدء التجربة، ما يتيح إجراء مقارنة عادلة لقياس تأثير استخدام تطبيق المختبر الافتراضيّ على التّحصيل الأكاديميّ.

3.4. تحليل بيانات النتائج البعديّة

يوضّح الجدول التالي الإحصائيّات الوصفيّة لنتائج الاختبار البعديّ لكلّ من المجموعة الضّابطة والمجموعة التجريبيّة.

جدول 5. المؤشّرات الاحصائيّة للاختبار البعديّ للمجموعتين

المجموعة الضّابطة	المجموعة التجريبيّة
30	31	عدد الطلاب
11.5	15	الوسيط
12	14.8	المتوسط
3.69	3.39	الانحراف المعياري
6	9.25	أدنى درجة
19	19.75	أعلى درجة

توضّح الإحصائيّات أنّ المجموعة التجريبيّة حقّقت درجات أعلى مقارنةً بالمجموعة الضّابطة. مع زيادة في المتوسّط والوسيط وارتفاع في أدنى وأعلى درجات. كما أنّ الانحراف المعياريّ في المجموعة التجريبيّة أقلّ من المجموعة الضّابطة، ما يشير إلى تباين أقلّ في درجات الطلاّب في المجموعة التجريبيّة مقارنة بالمجموعة الضّابطة.

توفّر هذه الإحصائيّات معلومات أساسيّة حول أداء الطلاّب في الاختبار البعديّ، والتي ستساعد في تحديد تأثير استخدام تطبيق المختبر الافتراضيّ على التّحصيل الأكاديميّ مقارنةً بالطريقة التّقليديّة.

 

الرسم البياني 3. المتوسّط الحسابيّ للمجموعتين في الاختبار البعديّ

 

 

 

الرسم البياني 4. توزّع علامات المجموعتين في الاختبار البعديّ بحسب الارباع

يوضّح الرسم البياني توزّع الطلاّب في المجموعة الضّابطة والمجموعة التجريبيّة إلى أربعة أرباع تمثّل متوسط التّحصيل في الاختبار البعديّ. في المجموعة الضابطة، تركز الطلاّب بشكل رئيسيّ في الرّبع الثّالث (Q3) بنسبة 50%، يليه الربع الثاني () بنسبة 36%، ثم الربع الرابع (Q4) بنسبة 14%. وقد بلغت نسبة النجاح في هذه المجموعة 63%. أمّا في المجموعة التجريبيّة، فقد تركّز الطلاّب بشكل أساسيّ في الربع الرابع بنسبة (Q4) 50%، يليه الربع الثالث (Q3) بنسبة 36%، ثم الربع الثاني بنسبة (Q2) 14%. وقد حقّقت هذه المجموعة نسبة نجاح أعلى بلغت 87%. ومن الملاحظات الهامّة حول التّحصيل، لوحظت زيادة في نسبة النجاح في كلتا المجموعتين، حيث شهدت المجموعة الضّابطة زيادة بنسبة 20%، بينما حققت المجموعة التجريبيّة زيادة أكبر بنسبة 51.5%.

لتأكيد ما إذا كانت المجموعتان متساويتين في التّحصيل الأكاديميّ بعد إجراء التجربة، تمّ حساب اختبار T للعيّنات المستقلّة. ويوضّح الجدول التالي نتائج اختبار T لكلّ المجموعة الضّابطة والمجموعة التجريبيّة بعد إجراء التجربة.

جدول 6. نتائج اختبار t للاختبار البعديّ

t-test for both control and experimental groups
	Mean	Standard deviation	t-test	significance
Control Group	12	3.69	0.01	significant
Experimental Group	14.8	3.39

يوضّح الجدول فرقًا قدره 2.8 بين المتوسّطات لصالح المجموعة التجريبيّة. وتشير النّتائج إلى أنّ قيمة اختبار T هي 0.01، والتي تعتبر دالةّ إحصائيًّا (p < 0.05)، ما يعني أنّ هناك فرقًا ملحوظًا بين المجموعتين في التّحصيل الأكاديميّ بعد تنفيذ التجربة.

بناءً على هذه النتائج، يمكن الاستنتاج بأنّ المجموعة التجريبيّة حقّقت تحصيلًا أكاديميًّا أفضل بشكل ملحوظ مقارنةً بالمجموعة الضّابطة، ما يدلّ على فعاليّة استخدام تطبيق المختبر الافتراضيّ في تحسين التّحصيل الأكاديميّ، وبالتالي رفض الفرضيّة الصفريّة وقبول الفرضيّة البديلة.

 

الفصل الخامس، التوصيات

هدفت هذه الدّراسة إلى تقييم تأثير استخدام تطبيق المختبر الافتراضيّ – برنامج (Crocodile)- على التّحصيل الأكاديميّ لطلاّب الصّفّ الأوّل ثانويّ في دروس التّحليل الحجميّ (Volumetric Analysis). وأظهرت الإحصائيات الوصفيّة للاختبار البعديّ فرقًا إحصائيًّا كبيرًا في التّحصيل الأكاديميّ بين المجموعتين لصالح المجموعة التجريبيّة بحيث بلغ المتوسّط الحسابيّ (14.8) ونسبة النّجاح (87%). في حين كان المتوسّط الحسابيّ في المجموعة الضّابطة (12) وبلغت نسبة النجاح (63%). وأكّد اختبار T للعيّنات المستقلّة هذا الفرق الإحصائيّ (p=0.01).

هذه النتائج تدفعنا إلى قبول الفرضيّة القائلة بوجود فروق ذات دلالة إحصائيّة بين استخدام تطبيق المختبر الافتراضيّ (Crocodile) والتّحصيل الأكاديميّ لطلاّب الصّفّ الأوّل ثانويّ في مادّة الكيمياء.

1.5. التوصيات

استخدام تطبيق المختبر الافتراضيّ -برنامج (Crocodile)- في تدريس التّحليل الحجميّ (Volumetric Analysis): بحيث يوصى بتطبيق هذا البرنامج في الصفوف التّعليميّة كون هذا التّطبيق يوفّر بيئة تعليميّة تفاعليّة تمكّن الطلاّب من إجراء التّجارب بشكل افتراضيّ، ما يسمح لهم بتكرار التّجارب وفهم المفاهيم بشكل أعمق دون القلق من إهدار المواد أو مخاطر السّلامة. كما أنّه يساعد في تجاوز قيود الوقت والموارد التي قد تواجه المختبرات التّقليديّة.

إدراج تطبيق المختبر الافتراضيّ -برنامج (Crocodile)- في منهج مادّة الكيمياء: نظرًا للنّتائج الإيجابيّة التي أظهرتها الدّراسة، يُقترح إدماج هذا التّطبيق رسميًّا في المنهج الدراسيّ لمادّة الكيمياء، خاصّة في دروس التّحليل الحجميّ. وسيضمن هذا الإدراج استفادة جميع الطلاّب من هذه التقنيّة، ويساعد في توحيد طرائق التدريس وتحسين جودة التعليم. كما أنّه سيشجع المعلّمين على تطوير مهاراتهم في استخدام التكنولوجيا التّعليميّة الحديثة.

إجراء دراسات إضافيّة للإجابة على أسئلة بحثيّة مستقبليّة مثل:

أ. هل هناك علاقة بين استخدام تطبيقات المختبر الافتراضيّ وموقف الطلاّب تجاه تعلّم مادّة الكيمياء؟ الهدف من هذا السؤال هو استكشاف التأثير النفسيّ والعاطفيّ لاستخدام المختبرات الافتراضيّة. وفهم هذه العلاقة قد يساعد في تحسين تصميم البرامج التّعليميّة وزيادة دافعيّة الطلاّب نحو دراسة مادّة الكيمياء. فإذا أظهرت النتائج علاقة إيجابيّة، قد يؤدّي ذلك إلى زيادة الاهتمام بالعلوم بشكل عام.

ب. هل هناك علاقة بين استخدام تطبيق المختبر الافتراضيّ وزيادة التّفكير النقديّ للطلاّب في مادّة الكيمياء؟ يهدف هذا السّؤال إلى تقييم مدى مساهمة المختبرات الافتراضيّة في تنمية مهارات التّفكير العليا لدى الطلاّب. فالتّفكير النقديّ مهارة أساسيّة في العلوم، وفهم كيفيّة تأثير هذه التّطبيقات على تطوير هذه المهارة قد يساعد في تصميم أنشطة تعليميّة أكثر فعاليّة وتحفيزًا للتفكير العميق.

تهدف هذه التوصيات مجتمعة إلى تحسين جودة تعليم مادّة الكيمياء، وتعزيز استخدام التكنولوجيا في التعليم، وفتح آفاق جديدة للبحث في مجال تعليم العلوم. من خلال تنفيذ هذه التوصيات، نأمل في تطوير منهج تعليميّ أكثر فعاليّة وجاذبيّة للطلاّب، ما يؤدّي إلى تحسين فهمهم للمفاهيم الكيميائيّة وزيادة اهتمامهم بالعلوم بشكل عام. كما تهدف هذه التوصيات إلى تحسين العمليّة التّعليميّة وتعزيز الاستفادة من التكنولوجيا في تدريس موادّ العلوم.

 

المراجع باللغة العربيّة

• العبادي، م. (2002). التعليم الإلكتروني والتعليم التقليدي: ما هو الاختلاف؟. مجلة المعرفة، 91(36)، 18-23.
• الموسى، ع.، والمبارك، أ. (2005). التعليم الإلكتروني: الأسس والتّطبيقات. الرياض: مؤسسة شبكة البيانات.
• زيتون، ح. (2005). رؤية جديدة في التعليم “التّعلّم الإلكتروني”: المفهوم، القضايا، التّطبيق، التقييم. الرياض: الدار الصولتية للتربية.
• عبد العزيز، ح. (2008). التعليم الإلكتروني: الفلسفة – المبادئ – الأدوات – التّطبيقات. عمان: دار الفكر.
• سالم، أ. (2004). تكنولوجيا التعليم والتعليم الإلكتروني. الرياض: مكتبة الرشد.
• الغريب، ز. (2009). التعليم الإلكتروني من التّطبيق إلى الاحتراف والجودة. القاهرة: عالم الكتب.
• الشناق، ق. دومي،ح. (2009). أساسيّات التّعلّم الالكتروني في العلوم. دار وائل للطباعة والنشر والتوزيع، عمان، الأردن.
• بركة،خ. (2010). نموذج لتصميم برمجيّة تعليميّة تفاعليّة لمختبر كيميائيّ افتراضيّ كمحاكاة للمختبر الحقيقي. مجلة الباحث الجامعية. جامعة اب، اليمن.
• الشهري، ع. (2009). أثر استخدام المختبرات الافتراضيّة في اكساب المهارات المعملية في مقرر الاحياء لطلاب الصف الثّالث الثانويّ بمدينة جدّة. رسالة دكتوراه غير منشورة، كلية التربية، جامعة ام القرى، السعودية.
• لال، ز. (2008). الاتّجاه نحو استخدام المختبرات الافتراضيّة في التعليم الالكترونيّ وعلاقته ببعض القدرات الابداعيّة لدى عيّنة من طلاّب وطالبات التعليم الثانوي العام في مدينة مكة المكرمة في المملكة العربية السعودية . رسالة دكتوراه غير منشورة، كلية التربية، جامعة أم القرى، السعودية.
• المحمدي، أ. (2010). فاعليّة المعمل الافتراضيّ في تحصيل المستويات المختلفة لطالبات الصف الثاني الثانوي في مقرر الكيمياء. رسالة ماجيستير غير منشورة. كلية التربية والعلوم الانسانية، جامعة طيبة، السعودية.
• البلطان، إ. (2011). استخدام االمعامل الافتراضيّة في تدريس العلوم بالمرحلة الثانوية في المملكة العربية السعودية (الواقع وسبل التطوير). رسالة دكتوراه غير منشورة، كلية التربية، جامعة أم القرى، السعودية.
• أمين، أ. والحافظ، م. (2012). المختبر الافتراضيّ لتجارب الفيزياء والكيمياء وأثره في تنمية قوة الملاحظة لطلاب المرحلة المتوسطة وتحصيلهم المعرفي. المجلة التربوية الدولية المتخصصة، المجلد (1)، العدد (8).

المراجع باللغة الانكليزيّة

 

• Bajpai, , & kumar, A. (2014). Effect of Virtual Laboratory on Students’ Conceptual Achievement in Physics. International Journal of Current Research, Vol.7, Issue, 02, pp.12808-12813.
• Baltan, A. (2012). Virtual laboratories in science education. Journal of Educational Technology, 15(3), 40-48.
• Hofstein, A., & Mamlok-Naaman, R. (2007). The laboratory in science education: The state of the art. Chemistry Education Research and Practice, 8(2), 105-107.
• Horton, W., & Horton, K. (2003). E-learning Tools and Technologies: A consumer’s guide for trainers, teachers, educators, and instructional designers. Indianapolis, IN: Wiley Publishing.
• Lunetta, V. N., & Clough, M. P. (2007). Learning and teaching in the school science laboratory: An analysis of research, theory, and practice. In S. K. Abell & N. G. Lederman (Eds.), Handbook of research on science education (pp. 393-441). Lawrence Erlbaum Associates.
• Mercer, L., Prusinkiewicz, P., & Hanan, J. (1990). The concept and design of a virtual laboratory. In Proceedings of Graphics Interface ’90 (pp. 120-126). Canadian Information Processing Society.
• Muhaisin, A. (2007). The role of virtual laboratories in science education. Journal of Science Education, 18(4), 75-82.
• Tatli, Z., & Ayas, A. (2013). Effect of a Virtual Chemistry Laboratory on Students’ Achievement. Educational Technology & Society, 16 (1), 159–170.
• Tobin, K. (1990). Research on science laboratory activities: In pursuit of better questions and answers to improve learning. School Science and Mathematics, 90(5), 403-418.
• Tuysuz, C. (2010). The Effect of the Virtual Laboratory on Students’ Achievement and Attitude in Chemistry. International Online Journal of Educational Sciences, 2 (1), 37- 53.

 

 

عدد الزوار:47