المقدمــــة

تأثرت الأنظمة التعليمية في غالبية الدول العربية بالعديد من المتغيرات والمستجدات العلمية والتکنولوجية التي تعاظمت خلال العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، ومن أبرز هذه المستجدات ما ُيعرف بتکنولوجيا التعلم الالکتروني والوسائط المتعددة، التي أصبحت تشکل مدخلا استراتيجياً مهماً ومؤثراً في تطوير منظومة العملية التعليمية بکافة عناصرها ومکوناتها داخل المدارس العربية ، سواء کان ذلک على مستوى نظم الإدارة، أو فيما يتعلق بتطوير المحتوى والأساليب التعليمية أو ما يرتبط بإعادة تشکيل البيئات التعليمية.

 وتعد معامل العلوم من أکثر البيئات التعليمية الاصطناعية التي تأثرت - شکلاً ومضموناً- بتطبيقات تکنولوجيا التعلم الالکتروني والوسائط المتعددة، حيث وفرت هذه التکنولوجيا بيئات تعلم مصطنعة باستخدام برامج الوسائط المتعددة، تفوق أحيانا بيئات التعلم الطبيعية ومنها برامج المحاکاة Simulation  برامج الواقع الافتراضي  Virtual Reality ( الحصان، العبيد، 191:2009).

حيث تسهم هذه النوعية من البرامج في ممارسة إجراء التجارب المعملية بسهولة ودون خطورة مما يسهم في تبسيط وفهم المفاهيم العلمية المجردة وتنمية مهارات التفکير وعمليات العلم الأساسية والتکاملية عکس ما يحدث في معامل العلوم التقليدية(عبد الفتاح،129:2009).

وبناءً على ذلک فقد سارعت العديد من المدارس العربية بتطوير معامل العلوم فيها من صورتها التقليدية إلى صورتها الالکترونية للاستفادة من الخصائص والمميزات التي تتمتع بها هذه النوعية من المعامل ويمکن تلخيصها في التالي(الأنصاري،125:1999-NRC,2006- Clough,2002. - قطيط، 97:2008) :

-    تقليل المخاطر التي قد يتعرض لها الطلاب نتيجة تنفيذ التجارب بشکل مباشر.

-    توفير الوقت والجهد.

-    توفير التکلفة المادية التي تصرف على الأجهزة والمواد المعملية.

-    ملاحظة الإجراءات المعملية وحرکة الجزيئات والتفاعلات الکيميائية.

-    إتاحة الفرصة للطلاب بممارسة مهارات التعلم الفردي والتعلم التشارکي.

وقد تناولت العديد الدراسات المعامل الالکترونية من زوايا متعددة، فقد کشفت دراسة(قطيط،2008) عن فاعلية المختبر الجاف(الالکتروني) Dry Lab في إکساب المفاهيم الفيزيائية ومهارات التفکير العليا لدى طلاب المرحلة الأساسية بالأردن، وأثبتت دراسة (عبد الفتاح،2009) عن فعالية استخدام  المعمل الافتراضي في تنمية بعض المهارات العملية في الکيمياء لدى طلاب کلية التربية ببورسعيد بجامعة قناة السويس،وکشفت دراسة(الموجي،2007) عن (Kopeck,2002)عن أن التشريح الافتراضي للضفدع باستخدام برامج الواقع الافتراضي والمحاکاة هو بديل قابل للتطبيق عن التشريح بطريقة آلية.

ورکزت دراسة (,1999 Gokhal)  على المقارنة بين معمل الکتروني قائم على المحاکاة ومعمل تقليدي قائم على الأجهزة والأدوات الحقيقية، وتوصلت الدراسة إلى عدم وجود فروق بين المتعلمين بالنسبة لتحصيل المعلومات، وتوصلت دراسة (Chien & Heuvelen, 1999  ) إلى أن وجود معمل الکتروني داخل المعمل التقليدي أمر جيد ومفيد خاصة لمعالجة التجارب والأنشطة التي من الصعب إجرائها معملياً من خلال برنامج محاکاة .

وتوصلت دراسة ( Barnoy 1999 ) إلى أن برامج المحاکاة الالکترونية تساعد في تبسيط المفاهيم المجردة وفهم الطلاب لخطوات وإجراءات التجارب المعملية من خلال بتصميم وإنتاج معمل الکتروني في شکل برامج محاکاة يعالج الأنشطة والتجارب المعملية لبعض موضوعات الفيزياء، وحاولت دراسة ( Chang , 1999 ) تحديد المهارات التي يمکن اکتسابها من خلال المعامل الالکترونية الافتراضية حيث قام بتصميم و تطبيق برمجية تعالج الأنشطة والتجارب المعملية، وتوصل إلى أن هذه النوعية من البرامج تساعد في تنمية مهارات : الوصف والاستنتاج والتفسير ، وطالب بتطوير هذه البرمجيات وبحث تأثيرها على أنواع أخرى من المهارات .

واختصت دراسة (Chio&Gennero,1992 ) بمقارنة برامج المحاکاة الالکترونية بالمعامل التقليدية ، وتوصلت الدراسة إلى أن برامج المحاکاة الالکترونية فعالة في حالة تحصيل المعلومات ، بينما يتساوى النظامين في الفعالية عند إجراء الممارسات العملية والأنشطة وفسرت النتيجة الأخيرة على أساس أن کلا النظامين يعالج جوانب يفتقدها النظام الأخر وجاءت نتائج دراسة (Raw , 1998 ) التي اختصت بمعالجة موضوع في الفيزياء خاص بالکهربية والشبکات من خلال الوسائط المتعددة والمحاکاة  ، وجاءت النتائج مؤکدة على أن برامج الوسائط المتعددة أفضل من المعامل والطرق التقليدية بالنسبة لتنمية التفکير وتحصيل المعلومات ولم تتعرض هذه الدراسة إلى المهارات المعملية.

وعلى الرغم من المميزات العديدة لمعامل العلوم الالکترونية في شکلها المتکامل إلا أنها لا تخلو من بعض العيوب ونقاط الضعف التي ربما تؤثر على فاعليتها وکفاءتها، ومن أهمها:

-  النقص في التفاعل الإنساني والعلاقات الاجتماعية التي تنشأ داخل المعامل بين المتعلمين وبعضهم وبين المعلم وطلابه. (عبد المجيد،:182009)

-عدم ملائمة التعلم الالکتروني في صورته الکاملة مع طلاب التعليم العام الذين يحتاجون إلى تعلم المهارات والمفاهيم في بيئات تعلم تشارکية/ اجتماعية( ,2007:21  Littlejohn & Pegler).

- يحتاج تطبيق نظم التعلم الإلکتروني إلى بنية تحتية من أجهزة ومعدات تتطلب تکلفة عالية ، قد لا تتوفر في کثير من الأحيان لدى النظم التعليمية المختلفة( الباتع، السيد،2008).

- تحتاج المعامل الالکترونية إلى تمکن المعلمين وأمناء المعامل من مهارات خاصة تتعلق باستخدامها والتعامل معها.

ولذلک سرعان ما تم تدارک تلک العيوب باستحداث نمط متطور و وسيط ملائم ومنطقي من التعلم يجمع بين مميزات التعلم الالکتروني ومميزات التعليم التقليدي أُطلق عليه التعلم الالکتروني المدمجE-Blended Learning  (

 وتتيح بيئة هذا النمط من التعلم ممارسة مهارات التعلم التشارکي للطلاب وعدم إهمال التفاعل الاجتماعي بين الطلاب ومعلميهم وبين الطلاب وبعضهم البعض(Harvey, 2003) إضافة إلى إمکانية ممارسة المهارات العملية تحت إشراف مباشر من المعلم وتدخله في تصويب الممارسة الخاطئة أولاً بأول وکذلک اتاحة الفرصة للمتعلم للاستفادة من التعلم الالکتروني المباشر عبر الانترنت(Maneira ,Di Marco&, Maneira.2008)

کل هذه المميزات دفعنا إلى التفکير في الاستفادة منها في تطوير معامل العلوم في مراحل التعليم العام ومحاوة التغلب على مشکلاتها المزمنة ومراعاة معيار العائد والتکلفة.ومنا فقد جاءت فکرة هذا البحث.

مشکلة البحث والحاجة إليه:

انطلقت فکرة هذا البحث من أهمية توظيف تکنولوجيا التعليم الالکتروني وتطبيقاته في تطوير البيئات التعليمية ومنها معامل مادة العلوم، حيث مازالت تعاني هذه المعامل على المستوى العربي من قصور واضح سواء في تجهيزاتها وإمکاناتها المعملية والمادية أو في ضعف مهارات أمناء المعامل بصفة عامة، مع عدم کفاية الوقت المخصص لدى الطلاب لممارسة المهارات العملية داخل المعمل  (عبد الفتاح،123:2009) الأمر الذي قد يحول دون تحقيق أهداف التربية العلمية( الدر ديري،2002)، وتأکيداً على ذلک قام الباحثان بدراسة استطلاعية استهدفت ما يلي:

-          رصد واقع معامل العلوم في بعض المدارس الحکومية بکل من الرياض والباحة بالمملکة العربية السعودية.

-          عدد معامل العلوم التي تم تحويلها إلى معامل الکترونية.

-          مدى تحقق جودة مواصفات المعامل الالکترونية الموجودة.

-          مدى إمکانية تحويل معامل العلوم التقليدية و إلى معامل الکترونية.

وأسفرت هذه الدراسة عن مجموعة من النتائج من أهمها:

-          توفر المواد والأجهزة اللازمة لإجراء التجارب المعملية.

-  قصور في استخدام المعلمين للمعامل وعدم إتاحة فرص کاملة للطلاب لممارسة المهارات المعملية إما لزيادة عدد الطلاب أو خوف المعلمين من المخاطر التي قد تحدث للطلاب نتيجة الممارسة العملية في إجراء التجارب أو نقص مهارات المعلمين وأمناء المعامل.

-          عدم وجود مواصفات جودة لاستخدام معامل العلوم.

-          وجود عدد قليل جداً من معامل العلوم الالکترونية.

-  وجود صعوبة وتخوف المعلمين من تحول معامل العلوم من الصورة التقليدية إلى صورة الکترونية متکاملة إما لإحساسهم بفقدان مکانتهم ودورهم أو التکلفة المالية المتوقعة لتحقيق هذا الغرض.

وباستقراء النتائج السابقة يتبين وجود حاجة لتوظيف مستحدثات تکنولوجيا التعليم في تطوير بيئة معامل العلوم بالمملکة العربية السعودية في صورة بيئة تعليمية جديدة تتکامل وتُستثمر فيها مميزات التعليم التقليدي والتعلم الالکتروني مع مراعاة ومن جاءت فکرة هذا البحث.

 وعلى نحو أکثر تحديداً فإن البحث الحالي يحاول أن يجيب عن الأسئلة التالية:

1- ما مواصفات نموذج مقترح لمعمل فيزياء بالمرحلة الثانوية في ضوء مدخل التعلم الالکتروني الممزوج وفقاً لمعيار الاقتصاد في التکلفة والفاقدفي الخبرات(المهارات)؟

2- ما مدى الاقتصاد في تکلفة الأجهزة والأدوات المعملية عند الاعتماد على معمل الکتروني  يعالج وحدة دراسية واحدة لفيزياء الصف الأول الثانوي بديلاً عن المعمل التقليدي بالمدارس الثانوية بمنطقة الباحة  ؟

3- ما مدى الفاقد في المهارات المعملية عند الاعتماد على معمل الکتروني  يعالج وحدة دراسية واحدة لفيزياء الصف الأول الثانوي بديلاً عن المعمل التقليدي ؟

فروض البحث :

1- يوجد فرق في التکلفة المالية بين متطلبات تجهيز معمل فيزياء تقليدي ونظيره الالکتروني المدمج لعلاج وحدة دراسية من مقرر فيزياء الصف الأول الثانوي تعالج نفس المحتوى وتهدف لتحقيق نفس الأهداف.

2-  تفقد بعض المهارات المعملية لدى طلاب الصف الأول الثانوي عند إحلال معمل فيزياء الکتروني مدمج محل معمل تقليدي لعلاج وحدة دراسية واحدة .

أهداف البحث

1- تحديد مدى الاقتصاد في التکلفة والتجهيزات عند إدخال المعامل الالکترونية کبديل عن  المعامل التقليدية.

2- تحديد کم الخبرات الواقعية ( المعملية ) التي قد يفتقدها الطالب عند استبعاد معامل الفيزياء التقليدية والاکتفاء بالمعامل الالکترونية کبديل لها .

3- تحديد مواصفات بيئة تعلم دراسية للفيزياء کنظام مختلط يربط بين مميزات التعليم التقليدي والالکتروني.

أهمية البحث:

ترجع أهمية البحث الحالي إلى : 

1-  أنه يساير الاتجاهات الحديثة لتطوير التعليم عامة وتطوير بيئات تعلم الفيزياء خاصة.

2- أنه يحاول التوصل إلى نتائج علمية تحدد وتحسم العلاقة بين معامل الفيزياء التقليدية ونظيرتها الالکترونية بصورة کمية وکيفية .

3- أنه يرتبط بدراسة واقع تدريس الفيزياء في المدارس الثانوية کدراسة ميدانية .

4- أنه يحاول أن يثرى دراسة الفيزياء من خلال الموائمة بين بيئتين تعليميتين تستثمر توظيف مميزات التعليم التقليدي والتعلم الالکتروني.

5-توفير الجهد والتکلفة في تدريب الطلاب لممارسة المهارات العملية داخل المعمل.

6-التعويض عن القصور الحادث في التعلم التقليدي داخل معامل العلوم العادية. 

حدود البحث

يتم إجراء البحث وفقاً للحدود الآتية :

- يتم إجراء البحث ذات العلاقة بحسابات تکاليف المعامل في حدود منطقة الباحة و الرياض فقط وترتبط حسابات وتکاليف المعامل بالمداس الثانوية بها ، وعددها 37 مدرسة ثانوية بنين بالباحة و62 مدرسة بنين بمنطقة الرياض. .

- يتم إجراء الجانب العملي للدراسة على عينة من طلاب الصف الأول الثانوي بمدرسة الأمير نايف الثانوية بالباحة فقط.

-  الوحدة الدراسية المختارة هي وحدة الطاقة الکهربية للصف الأول الثانوي من مقرر الفيزياء.

-  الخبرات العملية محل الدراسة تقتصر على  المهارات العملية الآتية : تناول الأدوات ، تکوين التجربة أو النشاط ، التشغيل ، الملاحظة وجمع البيانات وتدوينها ، الاستنتاج .

منهج البحث وأدواته :

يعتمد البحث الحالي على المنهج الوصف التحليلي لتحليل محتوى الوحدة  الدراسية المقترحة ( وحدة الطاقة الکهربية ) وتحديد التجارب والأنشطة العملية ومن ثم تحديد متطلبات تجهيز  المعمل التقليدي الذي يعالج نفس الوحدة الدراسية ويحقق أهدافها ، کما يستخدم نفس المنهج الوصفي في صياغة مواصفات النموذج المقترح للمعمل الالکتروني المدمج  E-Blended Lab. وکذلک في تحديد خصائص وإمکانيات البرمجية التي تمثل المعمل الالکتروني المدمج کما يعتمد البحث على مواد المعالجة التجريبية وأدواتها التالية:

1-  بطاقة تحليل المحتوى للوحدة الدراسية المقترحة لتحديد الأنشطة المعملية .

2- بطاقة ملاحظة لقياس المهارات العملية المرتبطة بالوحدة الدراسية المقترحة .

3- سيناريو وصفى للبرمجية التي تمثل المعمل الالکتروني المدمج المناظر للمعمل التقليدي.

4- عرض أسعار للأجهزة والأدوات المعملية التي تغطى الوحدة الدراسية المقترحة من شرکة الحربى للمشروعات التعليمية بالرياض .

مصطلحات البحث:

1-         التعلم الالکتروني المدمج Blended E-Learning

ويقصد به في هذا البحث بأنه " مدخل Approach أو نظام تعلم Learning System  يرتکز على التکامل بين :مميزات التعليم التقليدي الواجهي  Face to Face وأدوات التعلم الالکتروني المباشر On-Line عبر الانترنت أو باستخدام برامج الوسائط المتعددة والتدريب الذاتي أو  التشارکي (تعريف معالج منBonk& Graham, 2006 و

2-         معمل الفيزياء الالکتروني المدمج  Blended E-Physics Lab. :

ويعرف في هذا البحث بأنه" بيئة تعليمية تمزج مابين خصائص ومواصفات التعليم التقليدي والتعلم الالکتروني المعتمد على توظيف برمجيات الوسائط المتعددة من نمط المحاکاة أو بالاعتماد على توظيف مباشر لمواقع تعليمية في الانترنت On-Line  مع توفر التدريب التشارکي للطلاب على ممارسة المهارات العملية تحت إشراف مباشر من المعلم.)

3-         معمل الفيزياء التقليدي

يعرف بأنه " بأنه قاعة مجهزة  بأساس مثل الطاولات والأجهزة والأدوات اللازمة لتطبيق أنشطة عملية معينة وفقاً لمحتوى وأهداف منهج دراسي معين ، وغالباً يکون المعمل ملحقاً بالمناهج الدراسية ذات الطبيعة العملية کالفيزياء والکيمياء والأحياء .

4-         التکلفـــــــــة:

وتعرف إجرائياً في هذا البحث بأنها القيمة المالية المحددة لقائمة أسعار الأجهزة  والأدوات اللازمة لإنشاء معمل فيزياء تقليدي وتحدد في ضوء عرض سعر من بعض الشرکات الخاصة بتجهيزات معامل العلوم .

5-         الخبرات المعملية:

وتعرف إجرائيا في هذا البحث بأنها "مجموعة المهارات المعملية التي يکتسبها الطالب نتيجة إجراء التجارب والأنشطة العملية ومنها : تناول الأدوات ، تصميم وتکوين التجربة ، الضبط ، التشغيل، الملاحظة ، التعامل مع البيانات ، الضبط ، الاستنتاج .

الإطار النظري:

-التعلم الالکتروني المدمج:E-Blended Learning

أ:مقدمــــة

يعتبر التعلم الالکتروني المدمج هو الامتداد الطبيعي والوسيط المنطقي مابين التعلم التقليدي و التعلم الالکتروني المنفرد أو التام Fully or solitary  (Chin and Kon,2003,590) فهو النموذج الذي يوظف التعلم الالکتروني ممزوجا مع التعلم الصفي التقليدي في عمليتي التعليم والتعلم بحيث يتشارکا معاً في انجاز هذه العملية.( حسن زيتون، 2005 :168)، وهذا النوع من التعلم لا يلغي التعلم الالکتروني ولا التعلم التقليدي انه خليط من الاثنين معا ولا يُلغى معه التطور التکنولوجي ولکن نستخدمه بشکل وظيفي في فصولنا العادية أو في المعامل
الدراسية (سلامة،2005).

ب:الأسس النظرية للتعلم الالکتروني المدمج:

يستند التعلم الالکتروني على مجموعة من المبادئ والأسس النظرية المشتقة من المجالات التالية: (Huang, Ma, & Zhang 2008 - Luca, (2006.)

-المجال الأول :النظريات المنتمية للمدرسة المعرفية ومنها نظريات من : کيللرKeller. وجانييه Gagne  و بلوم Bloom وميريل Merrill  وکلارک Clark .

-المجال الثاني : النظريات المنتمية للمدرسة البنائية منها نظريات :نظرية بياجيه Piaget و فيجوتسکي Lev Vygotsky.

-المجال الثالث: النظريات المنتمية لمدرسة دعم الأداء ومنها نظرية نظرية جيراي  Gery .کما يقوم التعلم المدمج على مجموعة من الإجراءات التالية : (الباتع، السيد،169:2007)

1- إحداث التعلم المتزامنة Synchronies:

2- المحتوى المتاح على شبکة الإنترنت في الأوقات غير المتزامنة .
3- التعلم بالخطو الذاتي .
4- التعلم التعاوني المباشر عبر الانترنت.

5- التقييم .
6- المواد المرجعية .

ج: مميزات التعلم المدمج:

يتمتع التعلم الالکتروني المدمج بالعديد من المميزات من أهمها(Charles et al ,2004).، و (سلامة،2005و  Valiathan, P.(2002، الباتع، السيد،2007):

1-استثمار مميزات التعليم التقليدي والتعلم الالکتروني الکامل.

2-خفض نفقات التعلم بشکل هائل بالمقارنة بالتعلم الإلکتروني وحده.

3-زيادة التفاعل الواجهي الإنساني بين المعلم وطلابه والطلاب وبعضهم البعض.

4-کثير من الموضوعات العلمية يصعب للغاية تدريسها إلکترونيا بالکامل وبصفة خاصة مثل المهارات العملية المعملية واستخدام التعلم المدمج يمثل أحد الحلول المقترحة لحل مثل
تلک المشکلات.

إجراءات البحث :

أولاً: تحيد مواد المعالجة التجريبية وتشمل الإجراءات التالية:

1- تحديد الوحدة الدراسية المقترحة وتحليل محتواها:

تم اختيار وحدة " الکهرباء " من منهج فيزياء الصف الأول الثانوي وتم تحديد أهداف الوحدة باعتبار أن ذلک هو المحدد الأول للأنشطة المعملية ومن ثم مکونات المعمل ، وجاءت أهداف الوحدة واضحة وهى کما يلي ( وزارة التربية والتعليم السعودية ، 2008 ، 115 )

-أن يحسب الطالب مقدار الشحنة الکهربية لجسم .

-أن يوضح الطالب أثر فرق الجهد الکهربي فى انتقال الشحنة الکهربية .

-أن يحدد الطالب کل من المجال الکهربي – فرق الجهد .

-أن يحدد الطالب مصدر التيار المستمر عملياً وکيفية قياسه .

-أن يحدد الطالب مصدر التيار المتردد عملياً .

-أن يتصرف الطالب بطريقة سليمة أثناء تعرضه للعواصف الرعدية .

-أن بقيس الطالب الجهد الکهربي باستخدام أجهزة القياس .

-أن يحسب الطالب تکلفة استخدام الکهرباء .

-أن يقوم الطالب بتوليد شحنات کهربية استاتيکية ويحدد شحنتها .

-أن يقارن الطالب بين توهج المصباح العادي والمصباح الفلورسنت .

-أن يتعرف الطالب على کيفية إنقاذ المصاب بصدمة کهربية .

وبعد تحديد هذه الأهداف تم إعداد استبانه تتضمن تحليل محتوى الوحدة على هيئة أنشطة ومهام يقوم بها الطالب لتتوافق مع الجانب العملي لهذه الأهداف ، وتم عرضها على المحکمين وتم التوصل إلى البيانات والمعلومات الموضحة في الجدول التالي ( 1 )

جدول رقم (1) يوضح تحليل الأنشطة العملية للوحدة الدراسية المختارة

وبعد ذلک تم القيام بزيارات إلى عدة مدارس ثانوية في کل من منطقة الباحة للتأکد من وجود الأدوات والأجهزة المعملية التي من خلالها تم دراسة موضوعات الوحدة المقترحة وتنفيذ الأنشطة المرتبطة بها  

وتبين أن غالبية المدارس الثانوية  وخاصة في منطقة الباحة والتي أنشأت قبل عام 1425هـ لديها قصور في الإمکانيات المعملية، ويوجد فقط معمل  لجميع فروع العلوم ، ونادراً ما توجد أدوات أو أجهزة تصلح لدراسة موضوعات الفيزياء .

أما المدارس الثانوية التي أنشأت بعد هذا التاريخ وخاصة في منطقة الرياض بها معامل فيزياء متميزة جداً ومتکاملة وشاملة ، ولکن عددها قليل جداً، ولذلک تم  تجهيز معمل تقليدي عبارة عن حقيبة تحتوى على الأجهزة والأدوات اللازمة لتدريس هذه الوحدة وشملت أجهزة  الأميتر والفولتميتر وأفوميتر ومقاومات وأسلاک وبطاريات ودينامو ومصابيح کهربية ومفاتيح وتربين وإناءين زجاجيين متصلين ببعضهما ، وجهاز قياس الکهربية الساکنة ذو الورقتين الذهبيتين وساق زجاجية وساق من الأبونيت وکانت هذه هى جميع أدوات وأجهزة المعمل التقليدي الذي يصلح لدراسة الوحدة المفترحة . 

2- تحديد تکلفة تجهيز وتحديث معمل تقليدي للوحدة المقترحة:

تم إحصاء عدد المدارس الثانوية بمنطقة الباحة (محل التجريب) وکانت 37 مدرسة ثانوية وبلغ إجمالي عدد طلاب الصف الأول الثانوي 2001 طالب موزعين على 80 فصل بمتوسط 25 طالب للفصل الواحد ، وبافتراض أن الطلاب سوف يمارسون التجارب العملية في مجموعات صغيرة قوام المجموعة 5 طلاب ، يکون المطلوب على الأقل 5 نسخ من کل جهاز أو أداة بالمعمل الواحد ، وتم حساب تکلفة المعمل الواحد کما هو موضح فى جدول رقم (2)

جدول رقم (2) تکاليف تجهيز معمل فيزياء تقليدي (1)

وتکون إجمالي التکاليف اللازمة لإنشاء معامل فيزياء ( يغطى فقط أنشطة معملية لوحدة دراسية واحدة فقط ) بمدرسة واحدة = 16600 ريال سعودي ، ويمکننا حساب التکلفة الإجمالية لجميع المدارس الثانوية بمنطقة الباحة کما يلى :

إجمالى عدد المدارس الثانوية بنين بمنطقة الباحة 37 مدرسة .

يکون تکاليف إنشاء معمل يغطى وحدة الکهرباء بالصف الأول الثانوي بمدارس منطقة الباحة =  37x16600 = 614200 ريال سعودي .

3- تصميم النموذج المقترح لمعمل الفيزياء الالکتروني المدمج:

ولتحقيق هذا الإجراء تم مراجعة مجموعة من الأدبيات ذات العلاقة بمجال التعلم الالکتروني المدمج وتصميم المعامل الالکترونية بنمط المحاکاة أو من خلال برامج الواقع الافتراضي ومنها(Matheson, 2004  - - Morgan, 2001a- Bersin, J. (2004),  - Maneira, DiMarco,& Maneira 2008- Bielawski,.& Metcalf,. 2003,   - Hwang,., Huang, Hsu, & Hwang, (2006.  -  الحصان ، العبيد،2009- الباتع والسيد،2007- الموجي،2007- عبد الفتاح،2009- عربي،2004)  ومن خلال تحليل هذه الأدبيات تم تحيدي مايلي :

ولاً:  أهداف النموذج:

1- إتاحة فرص التعلم  من خلال مصادر التعلم في التعليم التقليدي ومصادر التعلم الالکترونية.

2- إتاحة الفرصة للمتعلم ليتعرف على کيفية حدوث الظواهر والأشياء في صورة برامج محاکاة مع خلال إخضاعها للتکرار والملاحظة المباشرة والتحکم في زمن حدوثها.

3- إتاحة الفرصة للمتعلم ليتعرف على مراحل وخطوات التجارب العملية المرتبطة بالوحدة الدراسية في صورة برامج محاکة.

4- إتاحة الفرصة للمتعلم لتحديد أدوات ولوازم التجار بالعملية بشکل غير مباشر.

5- إتاحة الفرصة للمتعلم للتعرف على المشکلات أو المخاطر إلى قد تقابله أثناء الممارسات الواقعية للتجارب العملية .

6- إتاحة الفرصة للمتعلم للقيام بالتجارب العملية من خلال معمل حقيقي واقعي .

7- تصنيف التجارب العملية إلى فئة التجارب الخطرة ( يشاهدها المتعلم من خلال برنامج النمذجة والمحاکة) والتجارب العادية ألأمنه ويتعامل معها الطالب من خلال نمطي المشاهدة والتجريب الواقعي 

8- توفير بعض أساليب الإحصاء والمعادلات الرياضية التي قد يستخدمها المتعلم للتعامل مع النتائج والقياسات التي أخذها أثناء ممارساته الواقعية للتجارب العملية .    

ثانياً: مواصفات النموذج المقترح لمعمل الفيزياء الالکتروني المدمج:

 أ - مدخلات النموذج وتتمثل في

- مدخلات بشرية:المعلم- الطلاب- أمين المعمل.

- مدخلات تعليمية وتتمثل في :

1- الکتاب المدرسي التقليدي .

2- برامج الوسائط المتعددة من نمط المحاکاة.

3- البرامج المتوفرة على شبکة الانترنت .

4- معمل الفيزياء التقليدي .

5- لوحات وسبورات عرض تقليدية .

- مدخلات تکنولوجية:

1- أجهزة کمبيوتر تجهز في مکان مخصص داخل المعمل أو في غرفة مستقلة بجوار المعمل متصلة بملحقات :جهاز عرض الکتروني ، ماسح ضوئي ، طابعة .

2- شاشات عرض .

3- طاولات وحافظات لحفظ العينات والأشياء الحقيقة.

4- أدوات وأجهزة .

5- خامات وعينات .

ب- عمليات النموذج وتتمثل في:

- أساليب تعليمية وأهمها :

1- المحاضرة ( تتضمن إرشادات وتوجيهات من المعلم لتحديد خطوات التعلم ومکانه والياته )

2- التعلم الذاتي الفردي من خلال القراءات الحرة والمشاهدات.

3-  التدريب الذاتي و التشارکي لتنمية المهارات والتطبيق العملي للتجارب والخبرات المعملية .

4- التعلم التعاوني أثناء مناقشات النتائج ومقارنتها لدى الطلاب.

5- الاستکشاف وحل المشکلات للتجارب والمواقف التي يتضمنها المقرر الدراسي .

-التدريب الذاتي والتشارکي:

1- التدريب الذاتي لکل طالب على ممارسة المهارات العملية تحت إشراف المعلم وأمين المعمل.

2- التدريب التشارکي /التعاوني  لکل طالب مع زملاءه تحت إشراف المعلم وأمين المعمل.

3- التمييز بين التجارب الآمنة وغير الآمنة.

ج- مخرجات النموذج وتتمثل في :

1- تحسين أداء المهارات المعملية في مادة الفيزياء.

2- إکساب مفاهيم علمية

3- تنمية الاتجاهات الايجابية نحو المعمل الالکتروني المدمج والمادة الدراسية.

د- التغذية الراجعة .

4- تحديد مواصفات البرمجية التي تستخدم کمعمل الکتروني مدمج  بديل وتکلفتها

تم إعداد استبانه تتناول الأهداف والأنشطة التي تضمنتها الوحدة الدراسية السابقة  الکهربية مقترنة بمواصفات برنامج تعلم الکتروني يغطى هذه الأنشطة جميعها ،وتم عرض الاستبانه على مجموعة من المتخصصين في طرق تدريس العلوم وتقنيات التعليم ، والحاسب الآلي، وصممت الأستبانه على هيئة قائمة تتناول العناصر السابق ذکرها ، وطلب من کل محکم أن يوضح رأيه بالموافقة أو التعديل ، وجاءت النتائج النهائية کما هو مبين بجدول رقم (3)

جدول رقم (3) مواصفات البرمجية التي تمثل المعمل الالکتروني وتکلفتها:

ويتبين من الجدول السابق خصائص البرمجية التي تمثل معمل الکتروني مدمج وهذه الخصائص هي :

-         تعتمد على عناصر الوسائط المتعددة التالية( صور ولقطات فيديو ورسومات ثابتة ومتحرکة ونص  وصوت قارئ للنص) .

-         اختيار نمط المحاکاة کبرنامج وسائط متعددة.

-         تتيح البرمجية للطالب إجراءات شبه عملية مثل اختيار الأدوات والأجهزة ووضعها في مکانها الصحيح بالشکل .

-         تقدم مواقف تحاکى وتقلد الواقع .

-         يتعامل معها الطالب بصورة فردية .

-         تتوافق تماماً مع محتوى الدرس وأنشطته .

-         تقدم له تغذية راجعة مستمرة وتعليقات مفيدة .

-         تقدم بصورة مبسطة وسهلة من خلال واجهات تفاعل رسومية .

والشکل التالي رقم (2) يوضح نموذج لاحد شاشات البرنامج المعتمد على نمط المحاکاة.

شکل رقم (1) معالجة أحد التجارب العملية من خلال برنامج المعمل الالکتروني المدمج بنمط المحاکاة

ويمکن حساب تکلفة هذه البرمجية کما يلى :

قام الباحثان بتوزيع القائمة السابق عرضها التي تتضمن المحتوى ومواصفات البرمجية التى تتوافق معه ، وتم عرضها على مجموعة ممن المتخصصين فى مجال البرمجة ، ووجد أن متوسط عدد الساعات اللازمة لإنتاج هذه البرمجية بالصورة الجيدة المثالية =  117 ساعة برمجة

-    تکلفة الساعة الواحدة (برمجة) = 200 ريال

-    التکلفة الکلية للبرمجة =200 x 117= 23400 ريال

-    تکلفة کتابة سيناريو الوحدة ومراجعته وإعداده في صورة مطبوعة موضح بها رسم تخطيطي لکل شاشة وواجهات التفاعل =  حوالي 3000 ريال

- إجمالي تصميم وإنتاج معمل الکتروني مدمج يعالج موضوعات وحدة الکهرباء لفيزياء الصف الأول الثانوي وفقاً لنظام المحاکاة = متوسط 26400 ستة وعشرون ألف وأربعمائة ريال سعودي .

- اختيار العينة

يتضمن البحث الحالي مقارنة بين مجموعتين متکافئتين من طلاب المرحلة الثانوية في المهارات المعملية أحدهما تستخدم معمل فيزياء تقليدي ، والأخرى تستخدم معمل الکتروني مدمج يعالج نفس الوحدة، لذلک تم اختيار عينة قوامها 50 طالب من مدرسة الأمير نايف الثانوية بالباحة ، وموزعة بالتساوي على مجموعتين من طلاب الصف الأول الثانوي بعد استبعاد الطلاب الراسبين الذين درسوا الوحدة الدراسية من قبل ، وبعد تم إعداد بطاقة ملاحظة لمهارات الطلاب المعملية التي من المفترض أن يکتسبها الطلاب .

 - إعداد بطاقة الملاحظة لقياس المهارات العملية:

تم تصميم بطاقة ملاحظة للتحقق من تمکن الطلاب من بعض المهارات المعملية وهى :

1- مسک الأدوات والأجهزة بطريقة صحيحة .

2- تکوين التجربة أو النشاط من عناصرها بطريقة صحيحة .

3- تشغيل التجربة أو النشاط بطريقة صحيحة .

4- ملاحظة النتائج وتسجيلها بطريقة علمية .

5- استخلاص النتائج العلمية من التجربة أو النشاط .

تم عرض هذه البطاقة على المحکمين، للاتفاق على هذه المهارات ، وتم إعداد هذه البطاقة فى صورتها النهائية ، وتم وضع خانتين أمام کل مهارة تسجل فيها نتيجة الملاحظة وهى (متمکن – غير متمکن ) ، وتکون الدرجة القصوى من 5 درجات ، لکل مهارة درجة واحدة ، وذلک في التجربة الواحدة او النشاط الواحد .

- المعالجة التجريبية للمقارنة بين المعملين التقليدي والالکتروني بالنسبة للمهارات المکتسبة:

تم تطبيق بطاقة الملاحظة على المجموعتين التجريبيتين قبل دراسة الوحدة المقترحة، ودلت النتائج على عدم وجود فروق دالة إحصائياً بين متوسطي درجات  المجموعتين .

مما يشير إلى عدم وجود خبرات معملية مسبقة مرتبطة بموضوعات الوحدة المقترحة ، الأمر الذي يجعل أي تغيرات في الأداء ترجع إلى أثر بيئة التعلم ( بيئة المعمل التقليدي أو بيئة المعمل الالکتروني المدمج ) .

 تم تجهيز بيئة المعمل التقليدي وهى الأجهزة والأدوات المذکورة سابقاً وتم وضعها داخل حقيبة، وهي الأدوات التي تم استعارتها من معمل فيزياء کلية المعلمين بالباحة، لعدم وجود هذه الأدوات في معظم المدارس الثانوية ومنها المدرسة التي طبقت فيها التجربة ، وتم اختيار قاعة دراسية وتم توزيع الأجهزة والأدوات على طاولة کبيرة بشکل منظم ومرتب وکتب اسم کل أداة عليها .

وتم توفير عدد 5 طاولات بالقاعة، مع کتابة خطوات وإجراءات جميع الأنشطة على کل طاولة على هيئة مطوية، وقامت المجموعة الأولى بدراسة جميع الأنشطة المعملية للوحدة من خلال سبعة حصص مدة کل حصة 45 دقيقة، في وجود معلم الفصل لذي قام بدوره الطبيعي بتدريب الطلاب على العمل وتزويدهم بالشرح الکافي .

کمک تم تجهيز بيئة التعلم  الالکتروني المدمج وهى کما ذکر سابقاً عبارة عن برمجية تحاکى المواقف العملية مع تدخل المعلم مباشرة في تعديل مسار الممارسات الخاطئة وتدعيم الممارسات السليمة، وجاءت کما تم وصفها .

وتم تطبيق بيئة التعلم الالکتروني المدمج على طلاب المجموعة الثانية وتم ذلک داخل قاعة الحاسب وجلس کل 5طلاب على جهاز واحد ، أسوة بطلاب المجموعة الأولى .

وتم توزيع موضوعات التعلم من خلال 7 حصص ،کل منها 45 دقيقة  وتم التعلم أيضاً تحت إشراف المعلم.

وبعد انتهاء فترة تطبيق في بيئات التعلم المقترحة ودراسة موضوعات الوحدة تم اختبار طلاب المجموعتين في المهارات المعملية .

وتم ذلک کالأتي:

أ- تم تجهيز أربعة أسئلة تطبيقية لقياس الخبرات العملية وهى :

الأول: صمم دائرة کهربية من بطارية ومصباح وسلک ومفتاح و أميتر. وقياس شدة التيار واستبدل المصدر الکهربي بأخر وسجل أربع نتائج مختلفة .

الثاني:  قم بتوليد شحنات کهربية ثابتة وحدد نوعها باستخدام الکشاف الکهربي وسجل النتائج واستنتاجاتک بطريقة صحيحة .

الثالث:  صمم نموذج عملي يبين کيفية الحصول على التيار الکهربي الثابت ، وسجل نتائج التجربة بطريقة صحيحة ودون استنتاجاتک  .

الرابع : قيس جهد ثلاثة أنواع من البطاريات التي أمامک وسجل البيانات بشکل صحيح.

ب- تم اختبار جميع الطلاب في المجموعتين وتم ملاحظة کل طالب على حده ويسجل ملاحظاته على البطاقة وکان لکل طالب أربعة بطاقات ملاحظة لکل تجربة بطاقة مستقلة  ،  أى أن الدرجة القصوى 20

نتائج البحث:

يمکن استعراض نتائج البحث کما يلي :

- بالنسبة للفرض الأول الذي ينص على : يوجد فرق في التکلفة المالية بين متطلبات تجهيز معمل فيزياء تقليدي ونظيره الکتروني  لعلاج وحدة دراسية من مقرر فيزياء الصف الأول الثانوي تعالج نفس المحتوى وتهدف لتحقيق نفس الأهداف ، يمکن مناقشته من خلال قيمة تکاليف متطلبات کلا المعملين التقليدي والالکتروني المدمج کما جاء بالتفصيل في إجراءات البحث المذکورة أنفاً.

- تم التوصل إلى أن إجمالي تکاليف إنشاء معمل تقليدي يغطى وحدة الکهرباء بالصف الأول الثانوي بمدارس منطقة الباحة =  37x16600 = 614200 ريال سعودى .

- وأن  إجمالي تصميم وإنتاج معمل الکتروني يعالج موضوعات وحدة الکهرباء لفيزياء الصف الأول الثانوي وفقاً لنظام المحاکاة = متوسط 26400 ستة وعشرون ألف وأربعمائة ريال سعودي .

-إذن الاقتصاد في التکلفة عند إحلال معامل الکترونية مدمجة مقابل معامل تقليدية للفيزياء لمعالجة موضوعات وحدة واحدة في مقرر الصف الأول الثانوي بمنطقة الباحة =614200- 26400 = 587800 ريال مع الأخذ في الاعتبار أننا أهملنا من الحسابات تکاليف قاعة المعمل وتأثيثها

- بالنسبة للفرض الثاني الذي ينص على : تفقد بعض المهارات المعملية لدى طلاب الصف الأول الثانوي عند إحلال معمل فيزياء الکتروني مدمج محل معمل تقليدي لعلاج وحدة دراسية واحدة .

يمکن مناقشة هذا الفرض في ضوء بيانات الجدول (4)

جدول رقم (4) درجات الطلاب فى المهارات المعملية للمجموعتين التجريبيتين

إذن يمکن قبول الفرض الثاني وتکون نسبة الفقد في المهارات المعملية ککل عند إحلال المعامل الالکترونية المدمجة محل المعامل التقليدية  

= 353- 289                              

      353

ويمکننا أيضاً حساب الفاقد في کل مهارة على حدة کما يلى :

1- مهارات تناول الأدوات- الفقد فيها يساوى  :

76- 40

    76

2- مهارة تکوين وترکيب التجربة او النشاط - الفقد فيها يساوى  :

70- 45

    70

3- مهارة تشغيل التجربة- الفقد فيها يساوى  :

72- 64

   72

4- مهارة الملاحظة وتسجيل البيانات - الفقد فيها يساوى  :

65- 65

   65

أى لا يوجد أى فقد في المهارة الخاصة بالتسجيل والملاحظة عند استبدال المعمل التقليدي بمعمل الکتروني

5- مهارة الاستنتاج ( يصاحبها زيادة وتمکن عند استبدال المعمل التقليدي بمعمل الکتروني وهذه الزيادة =

75- 70

   70

تفسير النتائج:

أظهرت النتائج وجود فرق کبير جداً في تکاليف تجهيزات کل من المعمل التقليدي والمعمل الالکتروني المدمج لدراسة الفيزياء ، وهذا الأمر مقبول في ضوء أن برمجية المحاکة تعتمد على تکاليف نسخة واحدة فقط ، وبعد ذلک يمکن نسخها بعدد لا نهائي أو تحميلها على موقع متاح للجميع للدراسة من خلاله في حين أن المعمل التقليدي يعتمد على تجهيزات ذات تکاليف عالية ترجع أساساً إلى عدد النسخ المکررة .

أما بالنسبة للفرض الثاني فتتوافق النتائج مع أراء المتخصصين في مجال التربية العلمية ، والذين ينادون بأن الخبرة المباشرة تأتى في أولويات وسائل التعلم المناسبة لدراسة هذه المقررات ، وقد أتضح ذلک من خلال فقد حوالي 5و18% من إجمالي المهارات عند إحلال معمل الکتروني مدمج محل آخر تقليدي مناظر له .

ويمکن القول أن بيئة التعلم الالکتروني المدمج بديل جيد ومناسب، وعندما نتحدث عن کل مهارة على حده عندما نقارن بين البيئتين : بيئة التعلم التقليدي وبيئة التعلم الالکتروني ، نجد أن مهارتي تناول الأدوات ، وتکوين التجربة وتصميمها : تعتمد بصفة أساسية على المعمل التقليدي، في حين مهارات  التشغيل ، والملاحظة ، الاستنتاج :  يمکن الاعتماد على إکسابها على المعمل الالکتروني المدمج، وخاصة مهارة الاستنتاج حيث کشفت الدراسة عن أن بيئة التعلم الالکتروني المدمج ذات الوسائط المتعددة التفاعلية أفضل لتعلم هذه المهارة من بيئة التعلم التقليدي ويتوقف ذلک على إمکانيات المعمل الالکتروني .

وتقترح الدراسة الحالية إدخال نظام المعامل الالکترونية بالمدارس الثانوية على وجه السرعة کمرحلة أولى يلى ذلک تزويد المدارس بنسخة واحدة من التجهيزات العملية کمرحلة ثانية وهنا نختصر التکاليف إلى خمس تکلفتها الفعلية ، ونتوسع فى تطوير المعامل الالکترونية  خاصة أن هذا النظام أصبح مدخل أساسي للتعامل مع التکنولوجيا العالمية .

توصيات البحث :

في ضوء ما أسفرت عنه نتائج هذا البحث نوصي بما يلي:

1-التوسع في تصميم معامل علوم الالکترونية مدمجة أنها تسهم في إکساب الطلاب نسبة مرضية من المهارات المعملية وبذلک فتعد بديلاً مناسباً للمعامل التقليدية.

2-استخدام المعامل الالکترونية بصفة أساسية في حالة الرغبة في تنمية مهارات الاستنتاج العلمي لدى الطلاب ، حيث أنها تتيح إمکانية إخضاع الظاهرة الفيزيائية للتکرار بسرعات يمکن إدراکها وفهما بالإضافة إلى إمکانية الضبط والتحکم .

3-تدريب معلمي الفيزياء على مهارات استخدام التعلم الالکتروني المدمج بصورة أکثر عمقاً من مجرد معالجة النص عبر العروض التقديمية  لأن العروض النصية لا تفيد کثيراً في هذا المجال ونرکز هنا على التدريب على استخدام برامج الرسومات المتحرکة ومعالجة الرسومات البيانية والقوانين والعلاقات .

4-استخدام معمل العلوم  الالکتروني المدمج في إجراء التجارب کخطوة أولى قبل التجريب العملي حتى عندما تتوفر المعمل التقليدية .

5-تطوير المعامل التقليدية للفيزياء بالمدارس ، وربطها بمعامل افتراضية مرکزية من خلال الاتصال على الخط المباشر ،  على أن يکون هذا المرکز مثلا بالوزارة أو الإدارات العامة للتعليم  .

6-الاهتمام بتصميم وتطوير برامج الفيزياء وخاصة من نوع البرامج الذکية وبرامج المحاکاة والواقع الافتراضي وهى الأکثر فائدة في ميدان التعلم وخاصة عندما تحاکى الظواهر التي لا يمکنالسيطرة علها وإخضاعها للتحکم والملاحظة المباشرة کحرکة المجرات والنجوم والعلاقات والقوانين التي تربطها .

البحوث المقترحة:

في ضوء نتائج هذا البحث ومتغيراته يمکن اقتراح إجراء البحوث التالية:

1- إجراء دراسة تقويمية لمعامل العلوم الالکترونية في ضوء معايير الجودة ذات العلاقة
بهذا المجال.

2- إجراء دراسة مقارنة بين المعامل الالکترونية والمدمجة في تأثيرها على تنمية المهارات العملية والمفاهيم العلمية في ضوء معيار التکلفة والعائد.

3- إجراء دراسة تستهدف الکشف عن قياس فاعلية معامل العلوم الالکترونية في تنمية الدافعية للانجاز لدى طلاب التعليم العام.

4-  إجراء دراسة تتناول تحديد أساليب التعلم المتضمنة في نموذج التعلم الالکتروني المدمج ودرجة تفضيلها لدى المتعلمين.