علوم رفتاری و اجتماعی
تاثیر برنامه های کاربردی شبیه سازی کامپیوتر بر دستاوردها وموفقیت های آکادمیک دانشجویان ترم۷ آموزش علوم(Teaching of science)

چکیده:
این باور وجود دارد که نمی توان علم را یادگرفت و عموما یادگیری علم بسیار سخت است.درنتیجه ی این تفکروباور نمی توان به سطح نهایی علم دسترسی پیداکرد مگراینکه تجربه خود دانشجویان باعث تقویت و عشق ورزیدن آنها به علم گردد.استفاده از برنامه های کاربردی شبیه سازی در آزمایشگاه هایکی از نیازهای غیرقابل انکار است.
(اگرچه خود تجربه به دلیل عدم امکان فیزیکی و بسیاری از مسائل دیگر مناسب نمی باشد).هدف اصلی این کارفهمیدن مزایای روشهای شبیه سازی تحت حمایت کامپیوتر است.به منظور عملی ساختن این هدف,موضوع,کار,نیرو(Power)وانرژی که از موضوعات کتاب علوم(علم) و تکنولوژی است برای روشن شدن ذهن دانشجویان به صورت شبیه سازی شده انجام گرفته.

تجربه نشان میدهد که روش تحت حمایت برنامه های شبیه سازی موثرتر از روشهای کلاسیک تدریس است.وبه اثبات رسیده که این روش در موفقیت دانشجویان بسیار موثر واقع گردیده است.

۱٫مقدمه
این امکان وجود دارد که مفهوم علم(Science)را به عنوان فرایند”کشف و آزمایش و طبقه بندی”تعریف کرده و عملکرد(Function)ورفتارطبیعی انسانها را بامطالعه هدفمند کنارهم قرار داده وآنرا به عنوان اطلاعات واقعی بدست آمده ازطریق این روش توضیح میدهیم.

آموزش علم را میتوان به صورت فعالیتی جهت کسب اطلاعات مهارتها و فرایندها تعریف نمود .[۱]
آموزش علم واجد شرایط باید دانشجویان را قادر سازد که کنجکاو باشند, مشاهده کنند وراه حل هایی برای مشکلاتی که می بینند ارائه دهند و به آنها اجازه پرسش سوالاتی بدهد تا نتیجه گیری کنند وآنچه را می آموزند در زندگی خود توام با مهارتها و دانشهایشان بکارببرند[۲].
هدف اصلی تحصیل علم فراهم نمودن متدهای علمی و مهارتهای لازم و دسترسی به اطلاعات کافی جهت حل مشکلات مواجه درزندگی روزمره است به جای اینکه فقط به محفوظات علمی

بپردازند[۲].
تصحیح مفاهیم غلط و تکمیل اطلاعات ناقصی که دانشجویان بدست آورده اند تقریبا محدود وغیرممکن است[۴].
یکی از مفاهیم اصلی و بنیادین دروس علمی موضوع “انرژی”است.و وقتی آنرا با مفاهیم دیگر در سطوح آموزشی ابتدایی مقایسه می کنیم, انرژی یک مفهوم انتزاعی است که با تفکر وارزیابی هایی دقیق بدست می آید.به همین علت انرژی از موضوعات بسیار مشکل است که دانشجویان قادر به درک کامل آن نمی باشند[۷].
درباره مشکلات یادگیری علم و ترس ازنقصان آن در جامعه یک ایده کلی وجود دارد.برای یادگیری علم, دانشجویان بایداز عقاید منفی دست برداشته و به علم علاقمند شوند.عقاید منفی دانشجویان را می توان بادرگیر نمودن آنها با دروس علمی و وادار نمودن آنها به استفاده از اطلاعات علمی با مسائل ساده روزانه حذف نموده و به نتایج بهتری دسترسی پیدا کرد.
درطی این فرایند ترکیب بندی تلاش های انفرادی برای پیداکردن مفهوم مرتبط بااین اطلاعات و درونی سازی مفاهیمی که شخص ایجاد می کند, صورت میگیرد[۸].
ترجمه صفحه ۱۳۸۰(ص دوم متن اصلی):
درسی که باتجربیات همراه گردد باعث افزایش توجه دانشجویان به علم میگردد[۹,۱۰].
این موضوع مهم درعلم تدریس محیط زندگی را برای دانشجویان فراهم نموده و آنهارا به سمت آزادی اندیشه سوق داده و به آنها کمک می کند که مهارت و متدهای علمی و فرایندهای علمی را کسب نمایند.در نتیجه دانشجویان اگر فعالانه درگیر موضوعات زندگی شوند نیز می توانند از

اطلاعات خود بهره گیری نمایند[۲].روشی که دانشجویان دریک محیط آزمایشگاهی استفاده می کنند باعث می شود با استفاده از تجربیات و مشاهدات خود مهارتهای زیادی مثل استدلال, کشف اطلاعات و حل مسائل را یاد بگیرند.
در مقایسه با روشهای سنتی, اطلاعات بدست آمده با تجربیات توام شده و باید آموزش علم جدید(مدرن) براساس تحقیقات عمومی سازی شده و دانشجویان یادبگیرند که باید علم وتجربه را باهم بیاموزند و ترکیب کنند.

همراه شدن دروس وتجربه باعث تقویت موفقیتهای دانشجویان وگرایش آنها به سمت علم می گردد[۲,۱۳,۱۴].
به دلیل فقدان دانش و امکانات مالی به روشهای تدریس وامکانات فنی گسترده ای نیاز است[۱۵,۱۶].
همچنین به علت فقدان مواد و آزمایشگاه ساعات مطالعه محدودند وتجربیات فقط منحصر به گروه و دیدن از طریق صفحه مانیتور گردیده است.
این موضوع با فلسفه بنیادین آزمایشگاهی مخالف است که می گوید اطلاعات فقط از طریق تجربیات و مشاهدات شکل میگیرد.
وقتی محدودیت روشهای سنتی را در نظر بگیریم روشهای جایگزین(آزمایشگاه های مجازی با کامپیوتر)باعث ایجاد پتانسیل خیلی خوبی می شود.
استفاده از برنامه های شبیه سازی در سالهای اخیراز مسائل لازم و حتمی می باشد[۱۸].
سیستمهای کامپیوتری امکانات گسترده ای در زمینه شبیه سازی و مدلسازی ارائه می نمایند.و قبلا هم از آن برای نمایش تصاویر متحرک و صداهای اکشن(action)استفاده می شده است.
به علت تکنیک های تدریس مبتنی برکامپیوتر, محیط های تدریسی مختلفی ایجادگردیده اند[۹].که تکامل مابین دانشجویان واین محیط ها توجه و انگیزه آنهارا افزایش میدهد[۲۰].
تعداد افرادی که از مزایای کامپیوتر و حوزه ی آموزشی بهره گیری میکنند روز به روز درحال افزایش بوده زیرا کامپیوترها می توانند برای ایجاد ارتباط بین مفاهیم انتزاعی و موضوعات علمی, اطلاعات را سریع و دقیق دریافت کنند.
شبیه سازی اکشنهای(action)پیچیده که درزندگی واقعی وجوددارد را میتوان با تعامل با دانشجویان ساخته و ارائه نمود.
بهره برداری از آموزش مبتنی بر کامپیوتر می تواند موفقیت و تغییر نگرش دانشجویان را به سوی این دروس به طور معناداری به همراه داشته باشد[۲۱,۲۲].

۲٫مشکلات:
بیشتر دانشجویان به دروس علمی به عنوان یک مشکل نگاه میکنند و از شکست و ناامیدی نگران هستند که این باعث افزایش عقاید منفی آنها از علم میگردد.واین موضوع از آموزش ابتدایی شروع شده وسالهای بعد مثل بهمن عظیمی فروریخته ومشکلات زیادی را به بار خواهد آمد.
دراینجا اثبات میکنیم که علم اهمیت داشته و موضوع محبوبی برای دانشجویان بوده و باید اطلاعات علمی برای زندگی روزانه بکارگیری شود ومهارتهای فکری باید توسعه یابد و آموزش مبتنی برتحقیق نیز باید عمومی سازی گردد.
عقایدمنفی علیه علم باید حذف شده ودانش اموزان باید باعقاید مثبت علمی رشد کنند.بدین منظور, باید آموزش دانشجو محورگردد و موضوعات و مواد لازم برای ارائه این فرصت دراختیار دانشجویان قرارگیرد[۲۳].
شبیه سازی های انجام گرفته با کامپیوتر می تواند علاقه دانشجویان را به علم و موضوعات مورد علاقه انسان افزایش دهد.و شرایط مناسب و محیط آموزشی مطلوبی برای آنها فراهم کند.
سوال:چگونه برنامه های کاربردی کامپیوتر محور میتواند هنگام تدریس درس(علم) به افزایش موفقیت کمک نمایند.
۳٫هدف ازاین تحقیق
هدف اصلی این تحقیق تعریف مزایای برنامه کاربردی مبتنی برکامپیوتر درطی آموزش درس است.به علت وجود محدودیتها, دانشجو محوری بودن, آموزش فعال و تحقیق جهت دار,تجربیات مبتنی بر قیاس به دانشجویان یک محیط آموزشی وشبیه سازی متدهای سنتی را ارائه می دهد.برعکس روشهای سنتی روشهای آموزشی معلم محور در دانشجویان موثر بوده واثر این شبیه سازی ها برموفقیت دانش آموزان مورد تحقیق قرار گرفته است.
]ص ۱۳۸۱ متن اصلی]
هدف ما تعیین اثرات شبیه سازی روی زندگی دانشجویان در آموزش ابتدایی وچگونگی کمک به آنهاست.
۴٫اهمیت مطالعه:
بسیاری ازمربیان میگویند میتوان با اطلاعات فنی و مزایای موثر جدیدو ایجاد محیط های تعامل مشکلات آموزش را حل کرد. باید به تاثیر روشهای آموزش جدید برموفقت ها توجه داشت و اینکه دروس علمی نقش مهمی در برنامه آموزش دارد.
دراین تحقیق هدف افزایش موفقیت و آموزش دائمی دروس علمی است که برطرف کردن یکی از مشکلات دانشجویان با استفاده از برنامه های شبیه سازی و دستگاه های فنی است.
در این تحقیق انتظار میرود که ابعاد جدیدی برای آموزش علم فراهم گردد.محیط آموزش غنی شود وهمکاری درحوزه دروس انجام شود.

۵٫روش:
دراین تحقیق از یک روش آزمایش با پیش تست و پس تست(Post-testing)
(Pre-testing)و گروههای کنترل به عنوان یک روش تحقیقی استفاده می شود.در این روش۲گروه با وظایف جداگانه تشکیل میشوند.یکی از این گروهها به عنوان گروه آزمایشی و دیگری به عنوان گروه کنترل استفاده میشود.در هرگروه pre test وpost test انجام میشود.هردوگروه کنترل و آموزش از یک مدرسه انتخاب شدند واز ۲متد آموزشی مختلف برروی دانشجویان گروه کاری استفاده کردند.
این متد های آموزشی مبتنی بر شبیه سازی وروش سنتی می باشند..بعداز کسب نتایج (pre-testing)گروه آزمایش که با نرم افزار شبیه سازی حمایت میشد درمعرض تدریس قرارگرفت و به گروه کنترل, آموزش سنتی ارائه گردید.جدول(۱).
دراین تحقیق گروه آزمایش توسط یک معلم و به کمک یک شبیه سازی تدریس شد.باتوجه به گروه کنترل موضوعات درسی رودر رو و باروش سنتی بدون هیچ وقفه ای تدریس شد.در طی این فرایند دانشجویان دروس را کامل کردند. [ص ۱۳۸۲ متن اصلی]:
۲-۵ ابزارهای جمع آوری دیتا:
از ماکروسافت اکسل و ۱۶spss وتست موفقیت برای موضوع “انرژی”استفاده شده است.
تست موفقیت:شامل ۲۰سوال چندگزینه ای در pre test وpost testوجود دارد.
۳-۵ مواد یکپارچه درشبیه سازی:
درطی شکل گیری شبیه سازی موضوعات متون علوم وتکنولوژی و کتاب راهنمای علوم وتکنولوژی ترم۷که توسط وزارت آموزش وپرورش انجام شده برای محیط الکترونیکی و نیز موضوع آموزشی شبیه سازی برای دانشجویان می باشد.
به کمک فلش مارکومدیاcs3, فتوشاپ cs3وaction scrip3.0 این شبیه سازیها در محیط الکترونیکی وبا درنظرگرفتن موقعیتها و مفاهیم انتزاعی که درک آن توسط دانشجویان مشکل بود تشکیل شدند.و این موارد بعداز تنظیمات نهایی وبا توجه به عقاید متخصصان این حوزه ومعلمان تهیه شدند.
۶٫یافته ها:
تاثیر متد شبیه سازی مبتنی بر کامپیوتر ومتد سنتی برموفقیت آکادمیک دانشجویان مورد تحقیق قرار گرفت.در این تحقیق نیز تفاوت مهم بین آموزش مبتنی بر کامپیوتر با شبیه سازی ها ومتدهای سنتی مورد تحقیق قرار گرفت.قبل از اجراء تست موفقیت برای pre test درهر دو گروه ک

نترل و آزمایش مورد استفاده قرارگرفت.نتایج بدست آمده را میتوان درجدول ۲ مشاهده میشود.
جدول۲
طبق جدول ۲ بعدازاینکه تست t برای بررسی تفاوت بین نمرات متوسط دانشجویان گروههای آزمایشی وکنترل انجام شد.میتوان دیدکه تفاوت آماری معنی داری بین نمرات متوسط این ۲گروه وجود ندارد.بنابراین سطوح موفقیت دانشجویان یکسان می باشند.بعد از این آزمایش نیز آزمایشt (t-Test)انجام شد تامشخص شود که آیا تفاوت معنی داری بین نمرات(pre-test)قبل از تست دانشجویان وجود دارد یا نه!
جدول شماره ۳

طبق جدول شماره۳ بعداز انجامt تست(بررسی وجود اختلاف معنی دار بین نمرات متوسط دانشجویان درگروه آزمایش و گروه کنترل).میتوان دید که اختلاف بین گروه آزمایشی تدریس شده با روش شبیه سازی روی موضوع بقاء انرژی وگروه کنترل تدریس شده با روش سنتی به طور معناداری وجوددارد.

طبق نتایج تست موفقیت سطوح آموزش هردو گروه آزمایش و کنترل ارتقاءپیداکرد.با این وجود این افزایش بیشتر درگروه آزمایشی بود.اختلاف معنی داری بین گروهها از لحاظ گروه کنترل مشاهده می شود.با درنظرگرفتن این نتایج میتوان گفت که آموزش مبتنی بر کامپیوتر موفقیت آکادمیک دانشجویان را در حوزه ی علم ومهارت های یادگیری آنها افزایش میدهد.برعکس متدهای سنتی میتوان گفت که دروس علمی تدریس شده, با شبیه سازی کامپیوتر از لحاظ استدلالات فکری ونگرش به سوی این دروس موثرتر خواهد بود.
دانشجویان با استفاده از شبیه سازی کامپیوتری بهتر میتوانند در وس را درک وتجسم کنند.بنابراین به طور معنا داری بر موفقیت های آکادمیک تاثیر می گذارد.عنصر اصلی برای تدریس موثر باشیوه شبیه سازی مبتنی برکامپیوتر همان معلمی است که این درس را ارائه میکند.به همین دلیل استادان باید درسهای از پیش آماده شده ای را که مبتنی بر کامپیوتر است توسط متخصصان ارائه دهند.برای تعمیم دروس مبتنی بر کامپیوتر باید بسیاری از نرم افزارهای علمی تولید شوند و تحقیقات گسترده ای توسط دانشگاه ها و متخصصین انجام گردد.باید از شبیه سازی ها برای ذخیره دروس خسته کننده وسنتی و همچنین برای افزایش کیفیت این دروس و ارائه یک آموزش

دانشجو محوراستفاده نمود.برای تعیین اثر آزمایشات انجام شده در آزمایشگاهها یا محیط های کامپیوتری شده روی موفقیت و علائق دانشجویان میتوان ازمتدهای آموزشی مبتنی بر کامپیوتر

(شبیه سازی-مدل سازی-هوش مصنوعی وامنیت مجازی و غیره)استفاده نمود. باطرح های متفاوت میتوان آزمایشاتی که توسظ دانشجویان در آزمایش ها با استفاده از شبیه سازی کامپیوتری انجام می شود و مواد آموزشی و دانشجویانی که تجربه کافی ندارند را مورد ارزیابی قرارداد.