تکنولوژی آموزشی پیشرفته

مقدمه

استفاده از شبیه­سازی­های کامپیوتری برای بهبود تدریس کلاسی مربیان بسیاری را در حوزه­های مطالعه و پژوهش علاقمند کرده است همچنان که کاربرد نرم افزارها پیچیده­تر می­شود معلمان فرصت­های بیش­تری برای مطالعه پیدا می­کنند که دانش­آموزان را واقع­گرایانه­تر می­کند تا آنچه را که در آموزش یاد گرفته­اند به کار ببرند. به این دلیل استفاده از انیمیشن، صدا و عناصر ویدئویی که می تواند به کاربر خاصی بازخورد دهد به عنوان ابزارهایی به مربیان داده شده است که می توانند به وسیله آنها محیط­های پیچیده­ای ایجاد کنند که شرایط زندگی واقعی را همانند­سازی می­کنند. در نتیجه این موجب درگیری بیش­تر شاگرد با محیط و همچنین دریافت بازخورد به خود می­شود که می­تواند موجب اصلاح رفتار خود شود.

تعریف شبیه­سازی:

شبیه­سازی نسخه­ای از بعضی وسایل حقیقی یا موقعیت­های کاری است و تلاش دارد تا بعضی جنبه­های رفتاری یک سیستم فیزیکی یا انتزاعی را به وسیله­ی رفتار سیستم دیگری نمایش دهد که در بسیاری از متون شامل مدل­های سیستم های طبیعی و سیستم­های انسانی است. در شبیه­سازی با استفاده از یک شبیه­ساز در یک موقعیت ساختگی می­توان آثار واقعی بعضی شرایط احتمالی را بازسازی کرد (هولمز و سیلو 1966). شبیه­سازی­ها از جمله روش­های آموزشی می­باشند که از اوایل سال­های 1900 میلادی به عنوان شیوه­ای برای آموزش و کار­آموزی مورد استفاده قرار گرفته­اند. شبیه­سازی­ها به این دلیل استفاده می­شوند که برای یادگیرنده امکان دسترسی به تجربه­های یادگیری بدون خطر، بدون هزینه یا پیچیدگی زندگی واقعی را فراهم آورند. فعالیت­های شبیه­سازی مواردی همچون؛ برقراری یک ارتباط ساده بین انسان و یک ماشین مثلا ماشین شبیه­ساز آموزش رانندگی (دانکرلی، 2008) تا تمرین­های تاکتیکی و راهبردی یک مانور نظامی پیچیده متشکل از افراد متعدد و متنوع را در برمی­گیرد. از شبیه­سازی­ها معمولا در شرایطی که انجام آموزش­های واقعی، گران، وقت­گیر و خطرناک است و یا به هر دلیلی، غیر عملی است، استفاده می­شود. در واقعیت نمی­توان انتظار داشت که به تمام موضوعات مواد درسی از طریق حل مشکل واقعی پرداخته شود (زنگنه، 1390).

شبیه سازی­های آموزشی:

تعریف واحدی از شبیه­سازی آموزشی وجود ندارد؛ اما چنان که قبلا اشاره شد، شبیه­سازی­های آموزشی شامل عناصر آموزشی هستند که به یادگیرنده برای کشف، هدایت یا کسب اطلاعات بیشتر در­باره آن سیستم یا محیط کمک می­کنند. شبیه­سازی­ها بر مبنای واقعیت گنجانده می­شوند که به نظر طراحان شبیه­سازی، با اهدافی مرتبط هستـندکه می­خواهند در نهایت به آن­ها دسـت یابند بر این اساس شبـیه­سازی­های آموزشی عینا مانند واقعیت ساخته نمی­شوند و تنها در بر دارنده­ی عناصری هستند که وجودشان از لحاظ آموزشی، ارزشمند و ضروری است. در صورتی که دو شبیه­سازی یکسان دا درنظر بگیریم و تصور نماییم که هر دو می­خواهند که به یک هدف واحد دست یابند و کارایی هر دو به یک مقدار باشد، آن نوع شبیه­سازی برای آموزش ارجحیت دارد که از پیچیدگی کمتری برخوردار باشد (زنگنه، 1390).

­انواع شبیه سازی:

1. شبیه سازی­های فیزیکی ومتقابل

2. شبیه­سازی در آموزش

3. شبیه­سازی­های پزشکی

4. شبیه سازی­های پرواز

5. شبیه سازی­های بازی­گونه (بازی­های شبیه سازی)

6. شبیه سازی مهندسی

7. شبیه سازی کامپیوتری

8. شییه سازی در علم رایانه

9. شبیه سازی در تعلیم و تربیت

شبیه­سازی­های فیزیکی: به شبیه­سازی گفته می­شود که در آن اشیاء فیزیکی به جای شی واقعی جایگزین می­شود؛ و این اشیاء فیزیکی اغلب به این خاطر استفاده می شوند که کوچک تر و ارزان­تر از شی یا سیستم حقیقی هستند. شبیه­سازی متقابل یا تعاملی نوع خاصی از شبیه سازی فیزیکی هستند.

شبیه­سازی در آموزش: این نوع شـبیه­سازی اغلب در آمـوزش پرسنل شـهری و نظامی استفاده می شود و معمولا ًهنگامی رخ می دهد که استفاده از تجهیزات در دنیای واقعی از لحاظ هزینه کمرشکن ویا بسیار خطـرناک است تا بتوان به دانش­آموزان اجازه­ی استفاده از آنها را داد. در چنین موقعـیت­هایی کار آموزان وقت خود را با آموزش دروس ارزشمند در یک محیط واقعی ایمن می گذرانند.

شبیه سازی­های آموزشی به چهار دسته تقسیم می شوند: الف. شبیه­سازی­های زنده: جایی که افراد واقعی از تجهیزات شبیه سازی شده در دنیای واقعی استفاده می­کنند.

ب. شبیه­سازی­های مجازی: جایی که افراد واقعی از تجهیزات شبیه­سازی شده در دنیای شبیه سازی شده یا محیط واقعی استفاده می­کنند.

ج. شبیه سازی ساختاری: جایی که افراد شبیه­سازی شده از ابزار و تجهیزات شبیه­سازی شده در یک محیط شبیه­سازی شده استفاده می­کنند. لازم به ذکر است که این شبیه­سازی­ها اغلب به بازی­های جنگی معروف هستند؛ زیرا شباهت­هایی با بازی­های جنگی رومیزی دارند که در آن ها بازیکنان سربازان و تجهیزات را اطراف یک میز هدایت می کنند.

د. شبیه سازی­های ایفای نقش: جایی که افراد واقعی یک کار واقعی را بازی می کنند.

شبیه سازی­های پزشکی: شبیه سازی­های پزشکی برای آموزش روش های درمانی و تشخیص و همچنین اصول پزشکی و تصمیم گیری به پرسنل بهداشتی به کار می رود.

شبیه سازی­های پرواز: این شبیه­سازی­ها بیش­تر در آموزش خلبانی و پرواز که به دلیل هزینه و خطر زیاد شخص نمی­تواند در محیط واقعی انجام دهد استفاده می شود. به عنوان مثال این شبیه­سازی­ها اغلب برای آموزش خلبانان استفاده می­شوندتا هواپیما را در موقعیت­های بسیار خطرناک مثل زمین نشستن بدون داشتن موتور یا نقص کامل الکتریکی هدایت کنند، پیشترفته­ترین شبیه­سازها دارای سیستم بصری با کیفیت بالا و سیستم حرکت هیدرولیک هستند. کار شبیه­ساز به طور معمول نسبت به هواپیمای واقعی ارزان تر است.

بازی­های شبیه­سازی: بسیاری از بازی­های ویدئویی شبیه­ساز هستند. این بازی­ها جنبه­های گوناگون واقعی را شبیه­سازی می­کنند از اقتصاد گرفته تا وسایل هوانوردی مثل شبیه­سازهای پرواز.

شبیه­سازی مهندسی: شبیه­سازی یک مشخصه­ی مهم در سیستم­های مهندسی است. به عنوان مثال در مهندسی برق از خطوط تاخیری استفاده می­شود تا تا تاخیر تشدید شده و شیفت فاز ناشی از خط انتقال واقعی را شبیه­سازی کنند. همچنین از بارهای ظاهری می توان برای شبیه سازی مقاومت بدون شبیه سازی تشدید استفاده کرد و از این حالت در مواقعی استفاده می شود که تشدید ناخواسته باشد. یک شبیه ساز ممکن است تنها چند تا از کارکردهای واحد را شبیه­سازی کند که در مقابل با عملی است که تقلیدی نامیده می شود.

شبیه سازی کامپیوتری: شبیه سازی رایانه، جزو مفیدی برای بسیاری از سیستم های طبیعی در فیزیک، شیمی وزیست شناسی و نیز برای سیستم های انسانی در اقتصاد و علوم اجتماعی (جامعه شناسی کامپیوتری) و همچنین در مهندسی برای به دست آوردن بینش نسبت به عمل این سیستم ها شده است. یک نمونه خوب از سودمندی استفاده از شبیه­سازی را می توان در حیطه­ی شبیه­سازی ترافیک شبکه جستجو کرد. در چنین شبیه­سازی­هایی رفتار مدل هر شبیه­سازی را مطابق با مجموعه پارامتر­های اولیه منظور شده برای محیط تغییر خواهد داد. شبیه­سازی کامپیوتری اغلب به این منظور به کار گرفته می شود تا انسان از از شبیه سازی­های حلقه ای در امان باشد.

به طور روز افزونی معمول شده است که نام انواع مختلفی از شبیه­سازی شنیده می­شود که به عنوان «محیط های صناعی» اطلاق می­شوند این عنوان اتخاذ شده است تا تعریف شبیه­سازی عملاً به تمام دستاوردهای حاصل از رایانه تعمیم داده شود.

شبیه سازی در علم رایانه: در برنامه نویسی کامپیوتری، یک شبیه ساز اغلب برای اجرای برنامه­ای مورد استفاده قرار می­گیرد که انجام آن برای رایانه با دشواری همراه است برای مثال، شبیه­سازها معمولا برای رفع عیب یک ریزبرنامه استفاده می­شوند. از آن جایی که کار کامپیوتر شبیه­سازی شده است، تمام اطلاعات در مورد کار رایانه مستقیماً در دسترس برنامه دهنده است و سرعت و اجرای شب­یه سازی را می توان تغییر داد. همچنین شبیه­سازها برای تفسیر درخت­های عیب یا تست کردن­های طراحی، قبل از ساخت مورد استفاده قرار می گیرند.

در علم رایانه نظریه، عبارت شبیه سازی نشان دهنده یک رابطه بین سیستم های انتقال وضعیت است که این در مطالعه ی مفاهیم اجرایی سودمند است.

شبیه سازی در تعلیم و تربیت: شبیه سازی­ها در تعلیم و تربیت گاهی مثل شبیه سازی­های آموزشی هستند. به طور کلی این شبیه­سازی­ها روی وظایف خاص و ویژه متمرکز می­شوند

کاربرد: در شبیه­سازی یک مـساله­ی فرضی که شبیه واقعیـت­های زنـدگی واقعی باشد برای دانش آموزان طرح می شود و سپس از او خواسته می­شود که با به کار بردن بعضی قواعد برای مساله چاره جویی کند. در مـواردی که شبـیه­سازی به کار برده می­شود فراگـیر غالباًراه حـل­های گوناگونی را مورد نظر قرار می دهد و با مقایسه­ی نسبی آنها راه حل خاصی را توصیه می­کند. برای مثال در درس مطالعات اجتماعی دانش آموزان یک کلاس می توانند نقشه­ای برای یک شهر طراحی کنند. به این ترتیب که بر اساس داده­های توصیه شده در زمینه­ی جغرافیایی، جمعیت شناسی و اقتصادی از دانش­آموزان انتظار می­رود که نقشه­ی یک شهر را چنان تهیه کنند که مساحت لازم را برای برای مناطق مسکونی، صنعتی، گردشگاه مراکز بازرگانی، معابر عمومی و غیره طراحی شود.

در شبیه­سازی سعی بر این است که حتی الامکان شرایط واقعی به گونه­ای شبیه­سازی شود که مفاهیم فراگرفته شده و راه حل­های مشخص شده برای مسائل، قابلیت انتقال به جهان واقعی را داشته و به درک و اجرای وظائف مرتبط با محتوای شبیه­سازی کمک کند. دانش­آموزان برای پیشرفت از طریق انجام تکالیف شبیه سازی شده باید مفاهیم و مهارت­های ضروری برای ایفای نقش در زمینه­های مورد نظر را در خود پرورش دهند.

نکته­ی مهم: استفاده ی موثر از الگوی شبیه سازی در کلاس درس به این امر بستگی دارد که چگونه معلم، شبیه سازی از پیش تعیین شده را در درون برنامه ی درسی جای می دهد و نکات آموزنده را برجسته کرده و تقویت نماید. هم توانایی دانش آموزان وهم ویژگی های خود آموزی شبیه ساز ها از اهمیتی حیاتی برخوردارند.

اهداف ومقاصد شبیه سازی:

1. ایجاد تغییر نگرش

2. تغییر بعضی از رفتارهای خاص

3. آمادگی فراگیران جهت فراگیری نقش های جدید برای آینده

4. کمک به افراد در فهمیدن نقش ووظیفه ی موجود واخیر خود

5. تغییر مسایل یا موقیت ها به اجزاء و عناصر قابل اداره کردن

6. نمایش نقش هایی که روی فراگیران تاثیر داشته اما ممکن است تا آخر عمر با آن مواجه نشوند

7. افزایش انگیزه و علاقه در فراگیران

8. ایجاد فرایند های تجزیه و تحلیل در فراگیران

9. حساس سازی و آگاه سازی فراگیران از نقش­های زندگی سایر افراد (احدیان، 1384).

مزایای استفاده:

1- از پیچیدگی وظایف بسیار یادگیری بیش از آنچه که در دنیای واقعی وجود دارد می کاهد، به نحوی که دانش­آموزان می توانند فرصت تسلط بر مهارت­هایی را به دست بیاورند که در دنیای واقعی امکان کسب آن نیست.

2- امکان یادگیـری شاگردان از بازخـورد به خود به وجود می­آورد؛ یعنی کار آموز به وسیله­ی آن می تواند رفتارهای اصلاح­گرانه­ی ضروری را با تمام حواس خود ونه تنها با شنیدن توضیحات شفاهی یاد بگیرد.

3- بعضی از فعالیت های آموزشی خاص که بسیار مفید نیز هستند را نمی توان مستقیماً در کلاس درس اجرا کرد یا به نمایش گذاشت چرا که دارای معایبی از قبیل گرانی، خطرناکی، زمان بر بودن، غیر اخلاقی بودن یا غیر ممکن بودن می­باشند. می­توان این فعالیت­های آموزشی را به طرق ارزان، ایمن، اخلاقی و کافی در محیطی عملی شبیه سازی نماید (جویس و همکاران، 2004، ترجمه بهرنگی).

4- از آنجا که شبیه­سازی­ها اغلب موقعیت­های غیر رسمی آموزشی هستند و دانش­آموز با آن برخوردی فعالانه دارد برای فراگیران بسیار جذاب و برانگیزاننده بوده و شوق یادگیری را در آن­ها تشدید می­نماید.

5- تجربه­های حاصل از تقلید از واقعیات برای یادگیرنده اعتماد به نفس لازم برای درگیر شدن با شرایط کاملا واقعی را فراهم آورند (زنگنه، 1390).

6- تمرینات در حوضه­ی شبیه­سازی­ها فرصتی را فراهم می­آورند که بدان طریق فراگیران می­توانند قوه­ی ابتکار و قدرت تفکر خود استفاده کنند (احدیان و دیگران، 1378).

معایب شبیه­سازی­ها:

1- دستگاههایی که در شبیه­سازی­ها به کار می­روند نسبتا گران هستند و هزینه­ی زیادی را باید بابت خریداری آن متقبل شد البته این محدویت در باره­ی انواعی از شبیه­سازی که به دستگاه­ها و ابزارهای پیچیده و گران قیمت نیاز ندارند صدق نمی­کند.

2- برخی از مشکلات اجرایی در استفاده از شبیه­سازی­ها می­تواند محدودیت دیگر این موقعیت آموزشی باشد احتمالا معلمان و دانش­آموزان با طرز کار انواع شبیه­سازی­ها آشنایی ندارند و در صورتی که مغلمان بخواهند از آن­ها به عنوان یک روش مکمل استفاده نمایند باید از قبل طرز کار آن را یاد گرفته باشد.

3- آموزش از طریق شبیه­سازی­ها نسبت به دیگر روش­های آموزش، صرفا مستلزم صرف وقت و حوصله­ی بیشتری از سوی معلمان می­باشد. شاید معلمی بدین دلیل روش سخنرانی را بر استفاده از شبیه­سازی­ها در آموزش ترجیح دهد که استفاده از آن­ها نیازمند برنامه­ریزی از قبل است و برای استفاده باید به مکان­هایی غیر از کلاس درس که شبیه­سازی­ها در آن قرار دارند بروند. رفت و آمد به این مکان­ها نیز زمان­بر می­باشد (زنگنه، 1390).

ویژگی­های شبیه­سازی­های آموزشی:

همانطور که برای شبیه­سازی آموزشی، تعریفی ارائه نشده است که به طور جهانی مورد قبول قرار گرفته باشند، در مورد ویژگی­های یک شبیه­سازی آموزشی نیز چنین توافقی وجود ندارد. گردلر (1992) معتقد است که ویژگی­های اساسی شبیه­سازی آموزشی، تعاملات بین یادگیرندگان و عناصر شبیه­سازی­ها و تعامل بین یادگیرندگان با سایر افراد می­باشد. او چهار ویژگی اصلی شبیه­سازی­های آموزشی را بدین شرح فهرست می­نماید: 1- شبیه­سازی­ها واحد­های یادگیری مسئله محور هستند و برای آموزش فعالیت­ها و مهارت­های خاصی به کار برده می­شوند. 2- موضوعات درسی که قرار است از طریق شبیه­سازی­ها آموزش داده شود، معمولا جزء موضوعات انتزاعی و کلامی نیستند و جواب سوالاتی که در این موضوعات از دانش­آموزان پرسیده می­شود ساده و آشکار نمی­باشد. 3- پیامد­هایی که می­تواند از طریق شبیه­سازی­ها به دست آید به طور اتفاقی و شانسی کسب نمی­شود. بلکه برای دستیابی به این پیامد­های مطلوب آموزشی، یادگیرندگان باید به طور متوالی و مکرر با شبیه­سازی­ها به فعالیت و تمرین بپردازند. 4- تجربه­ها و فعالیت­های یادگیری دانش­آموزان در شبیه­سازی­های آموزشی گسترده­تر از یادگیری فقط در محیط­های کلاسی خواهد بود و به موقعیت­های واقعی خارج از مدرسه نیز نزدیک­تر است (زنگنه، 1390).

نقش معلم:

نقش معلم در جریان شبیه سازی:

الف. توضیح دادن: نقش معلم در توضیح و شرح قواعد شبیه­سازی تا حد اجرای اکثر فعالیت ها است.

ب. رجوع دادن: معلم باید قبل از شروع بازی تکالیف شاگردان را در بازی مشخص سازد. معلم به عنوان یک داور پیرو قواعد است.

ج. نظارت و راهنمایی انفرادی کردن: باید نکاتی که شاگردان را در ایفای بهتر نقش فرد در گروه توانمند می سازد ارائه دهند. معلم به عنوان یک مشاور حامی است نه یک واعظ و ناظم.

د. بحث: پش از جلسه به مباحثه درباره ی میزان نزدیکی شبیه سازها با جهان واقعی، مشکلات و بینش­های دانش آموزان پیش از آن و روابطی که می توان بین شبیه سازی و موضوع مورد نظر مشاهده کرد نیاز است (جویس و همکاران، ترجمه بهرنگی،1384).

رایانه ها و شبیه سازها:

نرم افزار های موجود را می توان به سه دسته تقسیم کرد:

الف. بازی هایی که الهام گرفته از بازی های خیالی هستند.

ب. شبیه­سازی­های بازی گونه­ای که محتوای مربوط به برنامه درسی را به طور حا­شیه­ای شامل می شوند.

ج. شبیه سازی­هایی که برای تحقق مقاصد آموزشی تدوین شده اند (جویس و همکاران، ترجمه مهر­محمدی و عابدی، 1385).

منابع:

1- احدیان، محمد. (1373). مقدمات تکنولوژی آموزشی. تهران: نشر و تبلیغ بشری.

2- احدیان، محمد؛ رمضانی، عمران؛ محمدی، داوود. (1378). مقدمات تکنولوژی آموزشی. تهران: آییژ.

3- جویس؛ بروس، کالهون، امیلی؛ هاپکیننز؛ دیوید. (1384). ترجمه محمود مهر محمدی و لطفعلی عابدی. تهران: سمت.

4- جویس، بروس؛ کالهون، امیلی؛ ویل، مارشال. (1384). ترجمه محمدرضا بهرنگی. تهران: نشر کمال تربیت.

5- زنگنه، حسین. (1390). مبانی نظری و عملی تکنولوژی آموزشی. تهران: آوای نور.