مختبرات متنقلة بإمكانيات غيـــر محدودة .. ودون مخاطر!

عمان : تخيل معنا مختبرا علميا مطلق الإمكانيات، يتيح للجميع دون استثناء إطلاق فضولهم وتمثيل فرضياتهم بأمان تام وتكلفة أقل ودون اشتراط وجود مختصين!. سيخلق ذلك نقلة نوعية في مجال الأبحاث والعلوم بلا شك، وهو جانب مشرق آخر تعدنا به التقنية. وتسعى باحثة الدكتوراه العمانية خالصة بنت حمد البحرية من جامعة السلطان قابوس إلى تحقيق ذلك من خلال تصميمها لمختبر فيزيائي افتراضي «غامر» هو الأول من نوعه في العالم العربي.

تقوم فكرة المختبر على تقنية الواقع الافتراضي الغامر (Immersive Virtual Reality)، وهو مصطلح حديث يشير إلى البيئة التي يكون فيها المستخدم مغمورًا بشكل تام في عالم اصطناعي، ويتم فيه تجاوز الحدود المادية من خلال خلق عالم لا تستمر فيه القوانين الفيزيائية مثل الجاذبية والزمن وخصائص المواد.

وقامت البحرية بتنفيذ مختبر متكامل كبيئة افتراضية لإجراء عشرة تجارب كخطوة أولية للصف التاسع الأساسي، حيث لا يحتاج الطالب فيه إلا لنظارة تثبت على الرأس وجهازي تحكم في اليد، دون الحاجة إلى الاتصال بجهاز حاسوب أو شبكة أنترنت وفي أي مكان وأي زمان. كما تم تصميم المختبر باللغة العربية.

ويتغلب المختبر الافتراضي الغامر على التحديات المحيطة بالمختبرات التقليدية، ويوفر على الباحثين والطلبة الكثير من الوقت والجهد، حيث يمكن أداء التجارب في مدة لا تتجاوز 7 دقائق فقط!، ويحل معضلة صعوبة توفير بعض الأدوات المخبرية، وعدم صلاحية بعضها، والتكلفة المادية لبعض الأجهزة مثل مولد فان دي جراف وغيره، وصعوبة تكرار التجارب التي تتطلب الجهد مع كثافة أعداد الطلبة وكثافة المنهج، إضافة إلى توفيره بيئة مستدامة لسنوات طويلة، واستغنائه عن المواد التي يمكن أن تسبب انبعاثات ضارة للبيئة.

البرمجيات «الغامرة»

تمّ تصميم مختبر الفيزياء كبيئة افتراضية بتقنية الواقع الافتراضي الغامر باستخدام برمجيات مختصة باستخدام برنامج (Visual Studio) بعد إقرانه ببرنامج (Unitty3D)، وباستخدام لغة البرمجة (# C ) ، كما تم اعتماد تقنيات البرمجة في البيئات ثلاثية الأبعاد (3D) وزاوية الرؤية (3600)، وعلى أساس نموذج التصميم التعليمي (Analyse, Design, Develop, Implement, Evaluate) والمختصر باسم (ADDIE)، وقد تم اختيار هذا النموذج لاحتوائه على جميع مراحل التصميم، كما يتصف بالبساطة، حيث يصلح لتصميم أي نوع من التعلّم.

نتائج مُبشرة

وقد تم بالفعل تطبيق هذا المختبر على طالبات الصف التاسع في مدرستين في سلطنة عمان خلال العام الدراسي 2021/2022 كعينة أولى، ولاختبار فعاليته، أجرت الباحثة دراسة لتتبع أثره في إكساب الطالبات المفاهيم الفيزيائية وتنمية مهارات الاستقصاء العلمي ومهارات التفكير البصري. وأظهرت الدراسة ارتفاع المستوى التحصيلي للطلبة، وزيادة الدافعية نحو تعلم الفيزياء وإجراء التجارب، وزيادة مستوى مهارات التفكير لديهم -التفكير البصري نموذجًا-، إضافة إلى توفير الوقت والجهد في تنفيذ التجارب واكتساب مهارات الاستقصاء.

وساهم المختبر في حل مشكلة اعتماد الطلبة في المجموعة الواحدة على مهارات عدد محدد من الأعضاء وانتقال الطالب إلى المسؤولية الذاتية والاعتماد على نفسه في تنفيذ جميع الخطوات واكتساب جميع المهارات، كما مكن من إمكانية تكرار التجارب -دون الحاجة إلى مراعاة استهلاك المواد- الطلبة من اكتساب المفاهيم بصورة أفضل.

نماذج من مقابلات الطلبة

طالبة1: «عندما اتبعت الخطوات بنفسي في التجارب، ساعدني على تذكر الخطوات بشكل جيد والمفاهيم كذلك، حيث كان دوري مكتشفا وباحثا عن المعرفة فأنا من يقوم بالملاحظة والتفسير وتسجيل النتائج بنفسي»

طالبة2: «أحيانًا كنت أعيد التجربة أكثر من مرة للدرجة التي صار بإمكاني شرحها لزميلاتي واسترجاع جميع المصطلحات فيها، كما أنني أعيد التجربة مرات بثقة وأنا أعلم أنه لن تحدث كارثة أو يغضب المعلم من تلف الأدوات».

طالبة3: «أظن أن هذا المختبر أقرب لتطلعاتنا، نستطيع فيه القيام بكل شيء والإحساس بوجودنا داخله ولمس أدواته ومن الملفت أن اسم كل أداة كان مكتوبا فوقها وهذا سهل علي معرفتها بسهولة وتمييزها».