حوسبة المختبرات: جودة تِقنيه في عصر التحديات Microcomputer Based Labs: Technical Quality in Era of Challenges وكالة الشؤون المدرسية الإدارة العامة للتجهيزات المدرسية اعداد المشرفة التربوية امال عبدالله حمد الوشمي اللقاء التعريفي لتشغيل المختبرات المحوسبة وزارة التربية والتعليم الإدارة العامة للتجهيزات المدرسية 17\ذو القعدة\ 1433هـ

أولت وزارة التربية والتعليم في المملكة العربية السعودية إهتماما بالغاً في دمج تقنية المعلومات والاتصال في خبرات المناهج الدراسية وخصوصا المواد العلمية ولإدراكها بأهميه دمج التقنية في التعليم تبنت بعض المشاريع التي تدعم هذا التوجه ومن هذه المشاريع مشروع مختبرات العلوم المحوسبة والتي تعتبر إحدى أساليب تطوير مختبرات العلوم.

أهداف المشروع : 1- إدخال المزيد من أجهزة التقنية والبرامج المحوسبة لخدمة الطالب . 2- تدريب المعلمين على ما هو جديد في تدريس العلوم بالطرق الحديثة . 3- تكوين ركيزه من الطلبة القادرين على مواكبة التطور التكنولوجي في مجال العلوم . 4- تطوير مختبرات العلوم التقليدية وذلك بإدخال تقنية جديدة لم يمضي عليها أكثر من 20 عام في بعض الدول المتقدمة . 5- تمكين الطالب من إجراء التجارب الواقعية والافتراضية ومشاهدة التغيرات لحظة بلحظة . 6- تقليل الوقت والجهد في تحليل البيانات واستخلاص النتائج وتقليل نسبة الخطأ. 7- تقديم مادة العلوم بشكل سلس ومحبب من خلال تبسيط خطوات التجارب وسهولة التعامل معها.

مكونات المشروع : يتكون كل مختبر يتم تجهيزه على ما يلي :- 1- جهاز حاسب آلي . 2- حقيبة مختبر محوسب (مستشعرات ) تحتوي على 17 مستشعر . 3- جهاز عرض البيانات داتا شو ( البروجيكتور ) 4- شاشة عرض للبروجيكتور.

المختبرات المحوسبة Microcomputer-Based Labs تعريفها : هي تلك المختبرات التي تعتمد على استخدام المستشعرات لاجراء التجارب المعملية لمادة العلوم (فيزياء- كيمياء- احياء) وذلك باستخدام برنامج استديو البيانات (Advance Logger ) بواسطة الحاسب الالي.

تعريف المستشعرات: هي اجهزة خفيفة الوزن صغيرة الحجم ذات اطراف حساسة لكل منها وظيفة او عدة وظائف خاصة به تعتمد في عملها على الحاسب.

بعض أنواع المستشعرات التي يتضمنها المشروع الفيزياء-الكيمياء-الأحياء: جهاز الإحساس بالحركة KDS-1042 مستشعر المجال المغناطيسي KDS-1063 مستشعر الجهد الكهربائي ( الفولت ) KDS-1009

انواع المستشعرات مستشعر التوصيل الكهربائي KDS-1038 KDS-1037 مستشعر غاز ثاني اكسيد الكربون مستشعر الضغظ المطلق KDS-1061

مكونات المختبرات المحوسبة

اهداف المختبرات المحوسبة: تساعد الطلاب على البحث والاستقصاء . تنمية التحصيل الدراسي للطلاب. بناء الطالب المتكامل معرفياً ووجدانياً وحركياً. وتنمية المهارات العملية لدى الطلاب. ادراك المفاهيم العلمية بشكل اعمق . تنميه الاتجاهات الإيجابية نحو العلوم والتقنية. التاكيد على اهمية اكتساب الطلاب لمهارات التعامل مع الحاسب الالي.

بعض الدراسات التي تم اجرائها بعد تطبيق تجربة المختبرات المدرسية دراسه بعنوان (واقع استخدام مختبرات العلوم المحوسبه في المرحلة الثانوية واتجاهات معلمي العلوم وطلاب نحوها ). للأستاذ فهد بن سليمان بن حجي الشايع .   حيث تتناول محورين:- المحور الاول: الدراسات المتعلقه بأثر مختبرات العلوم المحوسبه على تعلم وتعليم العلوم . المحور الثاني: الدراسات المتعلقة باتجاهات المعلمين والطلاب نحو مختبرات العلوم المحوسبة.

أهداف الدراسة تهدف هذه الدراسه إلى معرفة واقع تطبيق تجربة مختبرات العلوم المحوسبه في عدد من المدارس الثانوية في المملكة العربيه السعودية من خلال : تحديد اتجاهات المعلمين والطلاب نحو مختبرات العلوم المحوسبه من حيث التجهيز والاستخدام , واثرها على تعلم وتعليم العلوم , واثرها على اتجاهاتهم نحو الحاسب الآلي والعلوم . معرفة مدى استخدام مختبرات العلوم المحوسبه في مدارس التجربة . تحديد سبل تطوير تجربة مختبرات العلوم المحوسبة .

نتائج الدراسة ابرز نتائج الدراسه التي شارك فيها اكثر من 118 معلماً و 580 طالباً كالتالي: ان 37.7% من المعلمين في عينة الدراسه لم يستخدموا مختبرات العلوم المحوسبه مطلقاً. بينما اكد 62.3% استخدامهم لها لمره واحده على الأقل خلال الفصل الدراسي الواحد . اكدت الدراسه على وجود اتجاهات ايجابيه لدى معلمي العلوم والطلاب نحو مختبرات العلوم المحوسبة.

بعض الاسئلة التي تضمنتها الدراسة : ما اتجاهات المعلمين والطلاب نحو مختبرات العلوم المحوسبة من حيث التجهيز والاستخدام ؟ اولا : اتجاهات المعلمين اوضح (42.9%)من عينة الدراسة انهم يجدون صعوبة في اعداد المختبر المحوسب , اكد نصف افراد العينة تقريبا مواجهتهم صعوبات فنية عند استخدامهم للمختبر .

اما بالنسبة لسهولة التعامل مع البرنامج المستخدم (Data Studio) فقد افاد غالبية المعلمين (54.4%) بأن البرنامج سهل الاستخدام. واشار (20.6%) منهم فقط الى صعوبته. وأشار(32%) تقريبا من المعلمين الى سهولة استخدام المختبر المحوسب وعدم احتياجهم لدورات تدريبية . بينما عارض (53.6%) ذلك واكدوا احتياجهم لدورات تدريبية. كما اكد (38.2%) فقط من المعلمين ان كتاب التعليمات واضح وسهل الاتباع ,بينما عارض (29.5%) منهم هذه العبارة . واخيرا اكد (59%) من المعلمين على ضرورة استخدام المختبر المحوسب لخمس مرات على الاقل خلال الفصل الدراسي الواحد.

ثانيا: اتجاهات الطلاب نحو تجهيز واستخدام مختبرات العلوم المحوسبة : حيث اكد (47%) منهم استطاعتهم تجهيز المختبر المحوسب بانفسهم , بينما اوضح (28.6%) منهم عدم مقدرتهم على ذلك . كما اكد (63.9%) من الطلاب استطاعتهم القيام بعمل التجارب عند تجهيز المختبرات المحوسبة لهم . كذلك اشار (57.6%) من الطلاب الى سهولة البرنامج المستخدم في مختبرات العلوم المحوسبة .

من الأهمية تمكين الطلاب من استخدام مختبرات العلوم المحوسبة وعمل التجارب بأنفسهم لأن ذلك يساعدهم على إكتساب خبرات متنوعة كما يسهم في تدريبهم على مهارات التحليل والتجريب والاستنتاج والتفكير الناقد.

تابع بعض الاسئلة التي تضمنتها الدراسة ما اتجاهات المعلمين والطلاب نحو مختبرات العلوم المحوسبة من حيث تأثيرها على تعلم وتعليم العلوم ؟ اولا : اتجاهات المعلمين بلغ المتوسط العام (3.77) وكان إيجابياً أكد (68.1%) من المعلمين ان هذه التقنية ساعدتهم في شرح الرسوم البيانية بشكل افضل. كما اشار (60.9%) من المعلمين الى مساعدة المختبر المحوسب في تصحيح المفاهيم العلمية الخاطئة لدى الطلاب. بينما اشار (80%) منهم الى ان استخدام هذه التقنية قد غير من رتابة التدريس المعتادة . وان اكثر من (75%) من المعلمين اعتبروا ان التدريس باستخدام المختبر المحوسب ممتع وجذاب , وانهم يعتقدون ان الطلاب ايضا وجدوا ذلك.

اما من ناحية توفير الوقت أشاد (70%) من افراد عينة الدراسة بأن المختبر المحوسب ساعدهم في تقليل مدة عمل التجارب مما ادى لتوفير وقت اكثر للتفكير الناقد لنتائج التجربة. واخيرا اكد مايقارب (65%) من المعلمين اتاحة المختبر المحوسب الفرصة لهم في اجراء تجارب لايمكن اجرائها في المختبر العادي.

ثانيا : اتجاهات الطلاب تم تحليل اتجاهات الطلاب نحو المختبرات المحوسبة من حيث اثرها على تعلمهم للعلوم ,حيث بلغ المتوسط العام (3.91) . اشار (57.7%) من الطلاب الى زيادة تعلمهم باستخدام مختبرات العلوم المحوسبة بشكل عام. كما اكد حوالي (75%) منهم على مساعدة هذه التقنيه في استيعابهم للمفاهيم العلمية ,و تصحيح بعض المفاهيم الخاطئة. اما من ناحية الوقت نجد ان المختبرات المحوسبة قللت من الوقت اللازم لتنفيذ التجارب , ووفرت وقت اكثر للمتعلمين للتفكير الناقد وهذا بدورة ساعدهم على استنتاج النتائج بصورة افضل. كما اكد حوالي (70%) من الطلاب على مساعدة المختبر المحوسب لهم لفهم الرسوم البيانية. بينما إعتبره (77.9%) من الطلاب ان مختبرات العلوم المحوسبة اكثر تشويقا من المختبرات العادية .

من حيث التدريب: اشار (74%) منهم تقريبا الى احتياجهم لتدريب مكثف حتى يتمكنوا من استخدام المختبر المحوسب بفاعلية. كما أكد (80%) منهم على احتياجهم لدورات تدريبية لتطوير مهارات استخدام الحاسب الالي. بينما يرى (94.2%) من المعلمين على ضرورة تضمين تدريب معلمي العلوم على استخدام المختبر المحوسب في كليات التربية وكليات المعلمين.

التأكيد على اهمية تدريب المعلمين , لأن المعلم يشكل الركيزة الاساسية لانجاح أي مشروع تطويري للتعليم , فبدون التدريب الكافي للمعلم ستبقى كثير من التجارب عرضة للفشل .

التوصيات: تخلص هذه الدراسة الى التوصيات التالية لنجاح تعميم تجربة مختبرات العلوم المحوسبة: تزويد مختبرات العلوم بالتجهيزات الكافية لتمكين الطلاب من استخدام مختبرات العلوم المحوسبة بأنفسهم. اصدار أدلة استخدام مختبرات العلوم المحوسبة للمعلمين والطلاب والتي يجب ان تشتمل على ارشادات لكيفية دمج هذه المختبرات للعمل اليومي في المختبر وعرض خطوات عمل جميع التجارب المعملية اللتي يمكن تطبيقها باستخدام مختبرات العلوم المحوسبة. عقد دورات تدريبية مكثفة للمعلمين لتطوير مهاراتهم باستخدام الحاسب الالي بشكل عام وتدريبهم على الاستخدام الامثل لمختبرات العلوم المحوسبة. تضمين تدريب معلمي العلوم على استخدام مختبرات العلوم المحوسبة في مقررات الاعداد التربوي في كليات التربية وكليات المعلمين وعقد دورات تدريبية للمعلمين اثناء الخدمة. للإطلاع على الدراسه ونتائجها والجداول المرفقه : http://faculty.ksu.edu.sa/alshaya/pages/abstract%20mbl%20A.aspx واقع استخدام مختبرات العلوم المحوسبة في المرحلة الثانوية للأستاذ فهد بن سليمان بن حجي الشايع.

العوامل المساعده على إنجاح حوسبة مختبرات العلوم يتضح أن حوسبة مختبرات العلوم هي تغيير كبير في عملية تعليم العلوم يجب أن يسبقها عوامل تساعد في نجاحها ومن أهم هذه العوامل :   مراجعة مناهج العلوم بحيث تجاري التطور السريع في تقنيات التعليم وتزويدها بكل ما يهم المختبرات المحوسبة وغيرها من النظريات العلمية والتقنيات الحديثة . إنشاء مختبرات محوسبة متكاملة خاصة بأغراض التدريب . عقد دورات وندوات للمشرفين ومعلمي العلوم تهيئ لاستيعاب تقنية المختبرات المحوسبة. عمل دورات مكثفة لمشرفي العلوم ومعلمي العلوم تمكنهم من القدرة على توظيف المختبرات المحوسبة والمستشعرات. تحديد عدد الطلاب في المدارس الثانوية بحيث لا يتعدى ثلاثين طالب في الصف الواحد . العمل وفق برنامج مشترك بين مشرفي التقنيات ومشرفي العلوم يكون الهدف منه تفعيل حوسبة مختبرات العلوم في المدارس المستهدفة . وضع حوافز مشجعه لمعلمي العلوم الذين يفعلون تقنية المختبرات المحوسبة .

ختاما ان المشاريع الجبارة التي تقدمها الوزارة لا يمكن ان تنجح الا بتظافر الجهود واستشعار الجميع للمسؤولية ولعظم الامانة التي يحملونها . ( إِنَّا عَرَضْنَا الْأَمَانَةَ عَلَى السَّمَاوَاتِ وَالْأَرْضِ وَالْجِبَالِ فَأَبَيْنَ أَن يَحْمِلْنَهَا وَأَشْفَقْنَ مِنْهَا وَحَمَلَهَا الْإِنسَانُ إِنَّهُ كَانَ ظَلُومًا جَهُولا ) (72) سورة الأحزاب.