فاعلية المختبر الكيميائي الافتراضي في تدريس مادة الكيمياء لطلبة الصف الثاني الثانوي العلمي

دراسة تجريبية في مدارس مدينة دمشق
بحث مقدم لنيل درجة الدكتوراه في التربية

إعداد : خلود عمر بركة

بإشراف ومشاركة
أ.د.محمد وحيد صيام أ.د. محمد حسان الكردي
أستاذ في كلية التربية في قسم المناهج أستاذ في كلية العلوم في قسم الكيمياء

2011م – 1432 هـ

الفصل الأول: مشكلة البحث وأهميته:
يُعَدُّ المختبر الكيميائي الافتراضي محاكاةً للمختبر الحقيقي، حيث يمكننا رؤية كلّ ما نريده من المختبر، من معدات وأجهزة قياس وغيرها من مواد كيميائية أو حتى أدوات زجاجية.. والمحاكاة تكاد تكون حقيقية من حيث إجراء التجارب والصوت الصادر وتغير الألوان وغيرها، إذ يستطيع الطالب إجراء تجارب عملية من خلال المختبر الافتراضي وكأنها حقيقية. وبإضافة برامج أخرى إليه يمكننا أن نوضح بنية الجزيئات بشكل ثلاثي الأبعاد، وتوضيح مسار التفاعلات الكيميائية.
فالمختبر الكيميائي الافتراضي يعتبر برمجية تعليمية تحقق المعايير التربويّة والنفسية والتعليمية لتحقيق الأهداف المرجوة من تعلّم الكيمياء.
وانطلق البحث من السؤال الرئيس الآتي في صياغة مشكلة البحث:
ما فاعليّة المختبر الكيميائي الافتراضي في تدريس مادّة الكيمياء لطلبة الصفّ الثاني الثانوي العلمي؟
بعد أن تبيّن للباحثة أن ثمّة صعوبات في تدريس مادّة الكيمياء في الصفّ الثاني الثانوي العلمي, ومنها صعوبة في فهم المفاهيم الكيميائية كونها مفاهيم مجرّدة, و ضعف التحصيل في مادّة الكيمياء, وضعف مهارات الطلبة في الجانب العملي.
وتأتي أهمية للبحث من أهمية استخدام المختبر الكيميائي الافتراضي كوسيط تعليمي يساعد على حلّ مشكلات تعلّم وتعليم مادّة الكيمياء.
أهداف البحث:
يهدف البحث إلى:
1- تصميم مختبر كيميائي افتراضي لتدريس وحدة الكيمياء العضوية للصفّ الثاني الثانوي العلمي.
2- قياس مستوى تحصيل الطلبة من خلال استخدام المختبر الكيميائي الافتراضي في تدريس وحدة الكيمياء العضوية للصفّ الثاني الثانوي العلمي.
3– تعرف اتجاهات الطلبة نحو تقنية المختبر الكيميائي الافتراضي في تدريس وحدة الكيمياء العضوية.

فرضيات البحث:
تجلّت فرضيات البحث بما يلي:
الفرضية الرئيسة الأولى:
يزيد تدريس الكيمياء للصفّ الثاني الثانوي (الفرع العلمي) بوساطة المختبر الكيميائي الافتراضي من فاعليّة التدريس في هذه المادة، بحيث يصل أكثر من 75% من الطلاب إلى نسبة تزيد على 75% من علامات الاختبار التحصيلي المصمّم لهذه الغاية.
الفرضية الرئيسة الثانية:
لا يوجد فرق جوهري عند مستوى دلالة (0,05) بين متوسّط درجات طلبة المجموعة التجريبية التي تتعلّم بوساطة المختبر الكيميائي الافتراضي ومتوسّط درجات طلبة المجموعة الضابطة التي تتعلّم بالطريقة المتبعة في مادّة الكيمياء، في الاختبار التحصيلي البعديّ المباشر.
الفرضية الرئيسة الثالثة:
لا يوجد فرق جوهري عند مستوى دلالة (0,05) بين متوسّط درجات طلبة المجموعة التجريبية التي تتعلّم بوساطة المختبر الكيميائي الافتراضي ومتوسّط درجات طلبة المجموعة الضابطة التي تتعلّم بالطريقة المتبعة في مادّة الكيمياء، في الاختبار التحصيلي البعديّ المؤجل.
الفرضية الرئيسة الرابعة:
لا يوجد فرق جوهري عند مستوى دلالة (0,05) بين متوسّط درجات الذكور ومتوسّط درجات الإناث في المجموعة التجريبية في مقياس الاتجاهات نحو المختبر الكيميائي الافتراضي.
منهج البحث:
استُخدم البحث الذي يبحث في فاعليّة المختبر الكيميائي الافتراضي في تعلّم مادّة الكيمياء المنهج التجريبي، وبذلك تضمّن التجريب اعتماد مجموعة تجريبية ومجموعة ضابطة:
أ- المجموعة التجريبية: تدرس مادّة الكيمياء بوساطة المختبر الكيميائي الافتراضي.
ب- المجموعة الضابطة: تدرس مادّة الكيمياء بالطريقة المتبعة.
متغيّرات البحث:
أولاً- المتغيّرات المستقلة :
1– متغيّر الطريقة:
أ – التدريس باستخدام المختبر الكيميائي الافتراضي.
ب – التدريس بالطريقة المتبعة.
2– متغيّر الجنس: (ذكور، إناث).
ثانياً- المتغيّرات التابعة:
1- تحصيل الطلبة في مادّة الكيمياء.
2- اتجاهات الطلبة نحو المختبر الكيميائي الافتراضي.
طُبِّقَتْ تجربة البحث على مرحلتين:
أ- المرحلة الأولى:
تجربة استطلاعية الغاية منها تدقيق مدى مناسبة أدوات البحث (برمجية المختبر الكيميائي الافتراضي، اختبار التحصيل، استبانه الاتجاهات) وزمن تنفيذ التجربة وتصويبها.
ب- المرحلة الثانية:
تنفيذ التجربة الرئيسة بتطبيق أدوات البحث واستخلاص النتائج.
أدوات البحث:
1- برمجية حاسوبية لمختبر كيميائي افتراضي لوحدة الكيمياء العضوية من كتاب الكيمياء للصفّ الثاني الثانوي العلمي لعام (2009-2010).
2- اختبار تحصيلي (قبليّ – بعديّ مباشر – بعديّ مؤجّـل)، بحيث يكون لكلّ فصل من فصول وحدة الكيمياء العضوية اختبار تحصيلي واحد.
3- استبانه اتجاهات لطلاب وطالبات المجموعة التجريبية نحو طريقة التدريس بالمختبر الكيميائي الافتراضي.
صدق أدوات البحث:
تم التأكّد من صدق أدوات البحث من خلال الاعتماد على كلّ من صِدْقِ المحتوى والصدق الظاهري, وتمّ حساب الثبات وفق قانون ألفا - كرونباخ.
مجتمع البحث وعيّنته:
مثّل المجتمع الأصلي لهذا البحث طلبة ثانويات مدارس محافظة دمشق خلال العام الدراسي (2009-2010)، وتم اختيار المجموعة التجريبية والمجموعة الضابطة بالطريقة العشوائية المقصودة من شُعب الصفّ الثاني الثانوي العلمي في المدارس الرسمية في محافظة دمشق، وتضمنت المجموعتان التجريبية والضابطة شُعبتين (ذكور، إناث) لكلّ مجموعة.
حدود البحث:
1- الحدود الزمانية: من (2008 -2010م).
2- الحدود المكانية: ثانويات محافظة مدينة دمشق الرسمية.
3 -الحدود البشرية: طلبة الصفّ الثاني الثانوي (الفرع العلمي).
الفصل الثاني: الدراسات السابقة.
اشتمل على مجموعة من الدراسات السابقة ذات العلاقة بطبيعة البحث.
الفصل الثالث: الإطار النظري للبحث.
وكان أهمّ ما تناوله:
1- دراسة التعليم الإلكتروني من خلال التعرّف على أنواعه, وفوائده, ومتطلباته, والتعرّف على بعضٍ من مجالات تطبيقات التعليم الإلكتروني مثل: (التعليم الافتراضي، الواقع الافتراضي، والمدرسة الافتراضية، والمحاكاة الحاسوبية، والمختبرات الافتراضية).
2- أسس بناء برمجية المختبر الافتراضي.
3- دراسة طبيعة علم الكيمياء من خلال التعرّف على علم الكيمياء وأهداف تدريسه، والتعرّف على مختبر الكيمياء المدرسي (مفهومه، فوائده، محدّدات الاستخدام، واقعه في بيئتنا المدرسية).
4- دراسة المختبر الكيميائي الافتراضي من خلال مفهومه ونماذج وتجارب عالمية في المختبرات الكيميائية الافتراضية.
الفصل الرابع: تصميم البرمجية التعليمية للمختبر الكيميائي الافتراضي.
تمّ تصميم البرمجية بالاعتماد على أسس تصميم برمجية المختبر الافتراضي:
أولاً- مرحلة التحديد والإعداد Preparation:
1- اختيار الموضوع وتحديده:
اختارت الباحثة الوحدة الثالثة - الكيمياء العضوية - من الكتاب المدرسي للصفّ الثاني الثانوي العلمي من منهاج وزارة التربية في الجمهورية العربية السورية، لعدة أسباب، منها تضمّن هذه الوحدة أربعة فصول، كلّ فصل منها يشكّل موضوعاً متكاملاً، وهذه الفصول هي: الألكانات – الألكنات – الأستيلينات – البنزن.
وكذلك تتألف المادّة العلمية من قسم نظري يضم معلومات منوعة (المفاهيم – المبادئ – الحقائق العلمية – التفاعلات الكيميائية...)، وهذا القسم ممكن برمجته ببرامج (بوربوينت وفلاش...) توضّح فكرة تداخل المدارات والتهجين وديناميكية حركة الذرّات ضمن التفاعل الواحد.
وقسم عملي يضم التفاعلات الكيميائية ممثلة بتجارب عملية، لكن هناك صعوبة بتنفيذ هذه التجارب بسبب عدم توفر التجهيزات المناسبة وخطورة المواد الكيميائية الداخلة بالتفاعل وصعوبة تنفيذها في المختبر.
2- تحليل محتوى وحدة الكيمياء العضوية، وبناء النقاط التعليمية:
تم تحويل المحتوى العلمي لوحدة الكيمياء العضوية إلى نقاط تعليمية وقسم إلى قسمين: قسم نظريّ يضمّ المعلومات النظرية، وقسم عمليّ يضمّ التجارب الكيميائية العملية. وبما أنّ التجارب العملية مشروحة بشكل مبسط في الكتاب المدرسي ولا يمكن تنفيذها في المختبر المدرسي، فقد تمّت العودة إلى الكتب والمراجع ومصادر المعلومات في الإنترنت، والأساتذة في قسم الكيمياء بجامعة دمشق وجامعات أخرى، وبرمجيات جاهزة تتعلق بمادة الكيمياء، لصياغة التجارب المخبريّة، من تجهيزات وأدوات ومواد كيميائية، وتحديد خطوات تنفيذ التجربة والشروط التجريبية والنتائج، للاستدلال على صحة سير التفاعل وانتهائه.
3- تحديد الأهداف العامة والخاصة لمواضيع الوحدة الدراسية:
كانت صياغة الأهداف العامة والخاصة حسب المعايير الوطنية لمناهج التعليم ما قبل الجامعي في الجمهورية العربية السورية التي وضعتها وزارة التربية عام 2006م، ومن ثمّ تمّ تحديد الأغراض الدراسية.
4- تحديد الأغراض الدراسية وصياغتها سلوكياً:
بلغ عدد الأهداف السلوكية في شكلها النهائي (69) هدفاً سلوكياً في المستوى المعرفي و(7) أهداف في المستوى المهاري.
ثانياً- مرحلة التصميم Design Stage:
الخطوة الأولى:
طُرحت بعض الأسئلة على الموجّهين الاختصاصيّين ومدرّسي مادّة الكيمياء لتقييم طالبنا، من حيث معلوماته ومهاراته، عند استخدام المختبر المدرسي، وما مدى تفاعله عندما تستخدم تكنولوجيا التعليم في التدريس؟ خصوصاً وأنّ وزارة التربية بدأت ببرنامج دمج التكنولوجيا بالتعليم منذ عام 2006م.
الخطوة الثانية:
تمّ بناء الاختبارات لوحدة الكيمياء العضوية (الاختبار القبليّ ويطبق على الطلبة قبل دراستهم للمقرّر بهدف تحديد مستوياتهم، والاختبار البعديّ المباشر سيتمّ إجراؤه بعد نهاية كلّ درس مباشرة، وعددها خمسة اختبارات. وقد اعتمدت الباحثة الأسئلة الموضوعية عند إعداد الاختبارات والاختبار البعديّ المؤجّـل، حيث اعتمدت الباحثة الاختبار القبليّ نفسه وذلك لقياس نسبة احتفاظ الطلبة للمعلومات بعد فترة زمنية من انتهاء التدريس).
الخطوة الثالثة:
تصميم استبانه اتجاهات نحو استخدام المختبر الكيميائي الافتراضي، وتكوّنت من 23 بنداً وسؤالين مفتوحين.
الخطوة الرابعة:
اختيار الوسائط التعليمية المناسبة. فعند إعداد المحتوى العلمي النظري والجانب العملي للبرمجية مع المبرمج المختص بالبرمجة الحاسوبية لاختيار البرامج المناسبة لتوضيح المختبر بشكل ثلاثي أبعاد وليبدو كمحاكاة للمختبر الحقيقي، تمّ تحديد البرامج المناسبة للتصميم وهي:
Adobe Photoshop CS4, Adobe Media Encoder, Adobe Flash CS Professional, Microsoft Office
أما لغات البرمجة التي استخدمت فهي Action Script 3.0, Visual Basic, XML.
الخطوة الخامسة:
تصميم دليل المختبر الافتراضي موجّه إلى المدرِّسين ليضمَّ (الأهداف العامة والسلوكية لوحدة الكيمياء العضوية, النقاط التعليمية, دليل استخدام برنامج المختبر الافتراضي, الاختبارات التقويمية القبليّ والبعديّ المباشر و سلالم التصحيح).
ثالثاً- مرحلة كتابة السيناريو Scenario:
تمّ الأخذ عند تصميم البرنامج بمجموعة من المعايير بعضها تربوي يتجه إلى مراعاة الجوانب التربويّة ونظريات علم النفس والتعلّم في عرض المادّة العلمية وترتيب الشاشات والإخراج.. وبعضها الآخر أخذ الشكل الفني، مع مراعاة أنّه عند التصميم سيتم التحكّم بالانتقال من حركة إلى أخرى ضمن كلّ شاشة، ليتيح للمدرّس أن يتدخل ويشرح ويطرح أسئلة تقويمية مرحلية.
تمّت كتابة السيناريو على الورق بشكل شاشات لعرض المادّة العلمية وكلّ شاشة تعرض فقرة تعليمية وحسب التسلسل العلمي الموجود في الكتاب المدرسي, وتضمنت الشاشات نوعين من العرض شاشات تضم الجانب النظري بشكل عروض فلاشات وأفلام متحركة, أُخذ قسم منها من الإنترنت وقسم بُرمج من قبل مختصٍّ بالبرمجة الحاسوبية.. أما شاشات القسم العملي فقد صُمِّمَت لتعرض بخطوات متسلسلة التجربة المخبريّة.. لذلك تمّ تحديد موقع عنوان التفاعل, ورسم التجهيزات والأدوات المخبريّة وقوارير المواد الكيميائية مرفقة بأسمائها، وحُدّد موقعها على الشاشة، وتمّ تحديد المؤثرات من ألوان وأصوات، مع رسم الخلفية لغرفة المختبر الافتراضي ومراعاة أن تكون مطابقة للواقع الحقيقي، بشكلها ولونها، وأن تُمَثَّل بأبعادها الثلاثية.
بشكل عام تمّ تحديد عدد الشاشات وتسلسلها وكيفية الانتقال بينها, وكيفية الدخول والخروج من البرنامج، وسلوك المتعلّم المتوقّع وكيفية التعامل معه, وتحديد الزمن اللازم لتعلّم البرمجية.
الفصل الخامس: تطوير أدوات البحث وتجريبها:
أولاً – مقدمة:
بعد كتابة السيناريو بشكل دقيق وواضح، تمّ تنفيذ البرمجية ليكون المختبر الافتراضي محاكاةً للمختبر الحقيقي، حيث تمّ إنتاج الرسومات والصور والأجسام المتحركة، تسجيل ودمج الأصوات وتعديلها، إنتاج العروض الحركية، كتابة وتدقيق النصوص، تجميع أجزاء البرمجية. تُدمج هذه العناصر بوساطة أنظمة وبرامج التأليف والوسائط المتعددة حسب المعايير التربويّة السليمة.
ثانياً- تقويم أدوات البحث:
الهدف من هذه المرحلة تقويم البرمجية وتعديلها ليعاد تطبيقها وتعميمها.
عرضت الباحثة برمجية المختبر الكيميائي الافتراضي على مجموعة من أعضاء الهيئة التدريسية في كلية التربية, وكلية العلوم – قسم الكيمياء, ومجموعة من الموجِّهين المختصِّين في وزارة التربية ومدرِّسين لمادة الكيمياء في بعض الثانويات، وطلبت منهم إبداء آرائهم في الأمور الآتية:
1- مدى تمثيل المختبر الكيميائي الافتراضي المختبر الحقيقي.
2- جودة تصميم البرنامج.
3- دقّة المادّة العلمية.
4- سهولة الانتقال بين شاشات البرنامج.
5- مناسبة الفلاشات للمادّة العلمية.
6- قدرة البرنامج على توضيح التجربة الكيميائية.
7- مقاربة الأدوات والتجهيزات في المختبر الافتراضي للمختبر الحقيقي.
8- قدرة البرنامج على توصيل المعلومة.
9- ديناميكيِّة حركة الذرّات لتوضيح معادلات التفاعل الكيميائية.
10- وضوح المؤثِّرات من (صورة، ألوان، أشكال، صوت، حركة...).
11- مناسبة المختبر الافتراضي في التعلّم الجمعي.
12- مناسبة الاختبارات التحصيلية: القَبْلي، البعديّ المباشر.
وبعد الانتهاء من تحكيم برنامج المختبر الافتراضي من قبل السادة المحكّمين, وُجد أنَّ آراءهم تمحورت حول النقاط الآتية:
1- المختبر الافتراضي هو محاكاة للمختبر الحقيقي:
كانت الآراء ايجابية، وإنّ المختبر محاكاة للواقعي بشكل مناسب وشائق وفيه إبداع.
2- أسلوب عرض المادّة العلمية:
كانت الآراء مُجْمَعةً على أنّ أسلوب عرض المادّة العلمية كان بطريقة جذابة ويشدُّ المتعلّم للتعلّم, ويراعي الفروق الفردية للمتعلّمين، ويتماشى مع محتوى المادّة المقدمة، ومناسب للتعلم الجمعي.. كما أن الأهداف السلوكية الموضوعة قُدِّمَتْ بطريقة تربوية.. لكن كانت هناك ملاحظات على التنقل بين الشاشات وقد تمّ تعديل ذلك وفق هذه الملاحظات.
3- مناسبة الصور والفلاشات والبرامج الحركية الداعمة للمادّة العلمية:
كانت الآراء أن هناك بعض الصور والفلاشات المأخوذة من الإنترنت تحتاج إلى تعديلات في العرض، وتمّ التعديل.
4- مناسبة الاختبارات التحصيلية, واستبانه الاتجاهات:
بعرض هذه الاختبارات على السادة المحكّمين تمّ قياس صدق هذه الاختبارات.. وتمحورت آراؤهم حول وجوب تعديل الصياغة اللغوية والعلمية لبعض الأسئلة أو العبارات، بحيث تكون أدقّ علمياً وأوضح لغوياً للمتعلّم. أما استبانه الاتجاهات فقد كان هناك ملاحظات على الصياغة اللغوية وعلى تعديل بعض البنود، وتمّ إجراء التعديلات اللازمة بناءً على ملاحظات المحكّمين.
ثالثاً- تجريب أدوات البحث:
1- التجربة الاستطلاعية:
تمّ تطبيق تجربة استطلاعية على عيّنة من طلبة الصفّ الثاني الثانوي، وبلغ حجم العيّنة (24) طالباً وطالبة، والهدف منها هو تقدير المدة الزمنية اللازمة لتدريس البرمجية، تعرِّف بعض النقاط الغامضة وغير الواضحة في البرنامج، وتوضّح متى يتدخل المدرّس لإضافة شرح ومتى يطرح الأسئلة التقويمية، وما هي الشروط المناسبة لتنظيم مختبر الحاسوب في المدرسة لتكون مناسبة للمتعلّمين.
بدأت التجربة الاستطلاعية يوم الاثنين 26/1/2010م وانتهت يوم الاثنين 9/2/2010م.
وقد سارت التجربة الاستطلاعية حسب الآتي:
- طبق الاختبار القبليّ في بداية تدريس الفصل الأول.
- درست الباحثة فصول وحدة الكيمياء العضوية بوساطة المختبر الكيميائي الافتراضي، مع التدخل بعد كلّ نقطة تعليمية لتحقيق التقويم المرحلي، وأحياناً لإيضاح الفكرة في حال عدم استيعابها من الطلاب بصورة كافية.
- طبقت الباحثة الاختبار البعديّ المباشر في نهاية تدريس كلّ فصل بشكل مباشر.
- طبقت استبانه الاتجاهات بنهاية التجربة.
تقويم التجربة الاستطلاعية:
أ- بينت نتائج الاختبار التحصيلي القبليّ أن معلومات الطلبة حول المادّة العلمية لوحدة الكيمياء غير كافية، وهم بحاجة لدراستها.
ب- تعرّف النقاط الغامضة وغير الواضحة في البرمجية.
ج- تعرّف العروض غير الواضحة في البرمجية والتي بحاجة لتعديل.
د- تقدير الزمن اللازم في تعلّم كلّ فصل.
هـ- تعرّف الأسئلة الصعبة أو العبارات الغامضة في الاختبارات التحصيلية (القبليّ/ المؤجل، البعديّ المباشر).
و- تعرّف وضوح العبارة وسلامة الصياغة اللغوية في استبانه الاتجاه للطلبة. وقد قامت الباحثة بتعديل أدوات البحث (برمجية المختبر الكيميائي الافتراضي، الاختبارات التحصيلية، استبانة الاتجاهات) في ضوء التقويم السابق وذلك بالتشاور مع الأستاذين المشرفين.
وتمّ التحقق من صدق المحتوى من خلال عرض أدوات البحث على مجموعة من السادة المحكّمين من ذوي الاختصاص التربوي والعلمي, أما للتأكّد من الثبات فقد تمّ حساب معامل الثبات وفق قانون ألفا – كرونباخ.
الفصل السادس: التجربة الرئيسة.
1- اختيار عيّنة المدارس:
طُبِقًّتْ التجربة الرئيسة على عيّنة من طلاب وطالبات الصفّ الثاني الثانوي العلمي في ثانويات محافظة دمشق، حيث تمّ أخذ موافقة وزارة التربية بتطبيق التجربة, وقد اختارت الباحثة المدارس بصورة عشوائية، ووقع الاختيار على منطقة المزّة، وحُدِّدَتْ، بالتعاون مع مديرية التربية في محافظة دمشق ومع الموجه الاختصاصي لمادة الكيمياء المسؤول عن منطقة المزّة، المدارس التي يتوافر فيها مختبر حاسوب وشاشة عرض (الداتاشو) بشكل يفي بحاجة البحث، وقد تمّ اختيار أربع ثانويات (ثانويتين للذكور, ثانويتين للإناث).
2- اختيار عيّنة الطلبة:
بعد تحديد المدارس تمّ اختيار شُعبة واحدة من كلّ مدرسة بصورة عشوائية مقصودة.
3- التهيئة لتطبيق التجربة الرئيسة:
قامت الباحثة بالتعرّف على مؤهلات مدرّسي الشُعب الأربع، ووجدت أن مدرّس ومدّرسة المجموعة التجريبية هما من حملة (إجازة في العلوم) + (دبلوم تأهيل تربوي)، ولدى كلّ منهما خبرة لا تقلّ عن عشر سنوات في التدريس، بالإضافة إلى أنهما خضعا إلى دورة تدريبية في دمج التكنولوجيا في التعليم، ويستخدمان الحاسوب في التدريس. أما مدرّس ومدرّسة المجموعة الضابطة فهما أيضاً من حملة (إجازة في العلوم) + (دبلوم التأهيل التربوي) إنّما بخبرة حوالي خمس سنوات في التدريس فقط.
- اجتمعت الباحثة مع مدرّس ومدرّسة المجموعة التجريبية في بداية الفصل الثاني للعام الدراسي (2009-2010م)، وشرحت لهم طريقة التدريس بالمختبر الكيميائي الافتراضي وأهدافه وأدوات البحث, وتمّ ترتيب موعد البدء بالتجربة، والمدة الزمنية لإتمام التجربة، بحيث يتمّ تطبيق التجربة حسب مواعيد البرنامج المدرسي أي حصتين في الأسبوع.
- تم التنسيق مع مدراء مدرّسي المجموعة التجريبية والمدرّسين للتأكد من جاهزيّة مختبر الحاسوب للحصول على أفضل عرض وتدريس للبرمجية.
- أما المجموعة الضابطة التي تدرس بالطريقة المتبعة، فقد تمّ الاتفاق مع المدرّسين على القيام بالتدريس بالطريقة المتبعة، وتمّ التنسيق معهم على موعد تطبيق الاختبارات (القبليّة، البعديّة المباشرة، البعدية المؤجلة).
4- خطوات تطبيق التجربة الرئيسة:
1- تطبيق الاختبار التحصيلي القبلي:
بدأ تنفيذ التجربة الرئيسة في الفصل الثاني من العام الدراسي (2009-2010م)، حيث تمّ التوضيح لطلبة المجموعتين قبل البدء بتدريس وحدة الكيمياء العضوية أن الهدف من ذلك هو تعرف المعلومات المسبقة لديهم حول هذه الموضوعات، وبالتالي تحديد حاجتهم إلى تعلمها، وتمّ تطبيق الاختبار القبليّ لطلبة ]المجموعة التجريبية (إناث)، والمجموعة الضابطة (ذكور، إناث) يوم الأحد في (21/2/2010 م)، والمجموعة التجريبية (ذكور) يوم الاثنين في (22 /2/2010م). وتمّ حساب التكافؤ إحصائياً بين الشُعب الأربع للتأكد من تكافؤ المستوى التحصيلي للشُعب الأربع قبل البدء في التجربة.
2- التعلّم بوساطة المختبر الكيميائي الافتراضي:
بدأ تطبيق التدريس بوساطة المختبر الكيميائي الافتراضي في مدارس المجموعة التجريبية بتاريخ (28/2/2010م) للإناث، وبتاريخ (1/3/2010م) للذكور، وقد بدأ مدرّسا مادّة الكيمياء بالخطوات الآتية:
- الإثارة والتشويق في مرحلة المقدمة:
بعد تهيئة مكان العرض في قاعة الحاسوب وجهاز العرض بشكل جيد تمت تهيئة الطلبة لمشاهدة البرمجية التي ستعرض عليهم وذلك بعرض لقطات مختلفة من البرمجية وذكر الأهداف العامة المرجوة بعد التعلّم بوساطة هذه البرمجية، وذلك من أجل إثارة اهتمام الطلبة وتشويقهم لتعلم موضوع الدراسة.
- مرحلة العرض:
في البداية عرض المدرّس الأهداف السلوكية لوحدة الكيمياء العضوية، بعد أن عرّف الطلاب بموضوعات الدروس بشكل سريع. وقد تمّ في هذه المرحلة عرض البرمجية على الطلبة بشكل يراعي الوقت المخصص للحصة الدرسيّة، واتباع البرنامج الأسبوعي المخصص لمادة الكيمياء، وتدريس كلّ فقرة حسب ورودها في البرمجية، والانتقال بعد كلّ فقرة إلى التقويم المرحلي لتعزيز الفقرة السابقة، واعتمد على مشاركة الطلبة جميعاً تقريباً في الإجابة على أسئلة التقويم المرحلي، والإجابة عن أيّ استفسار يطرحه الطلبة.
- التعلّم بالطريقة المتبعة:
تمّ تدريس طلبة المجموعة الضابطة بالطريقة المتبعة من قبل مدرّس مادّة الكيمياء.
3- تطبيق الاختبار التحصيلي البعديّ المباشر:
تمّ تطبيق الاختبار التحصيلي البعديّ المباشر لطلبة المجموعة التجريبية والمجموعة الضابطة بنهاية الحصة الدرسيّة بعد الانتهاء من تدريس كلّ فصل من فصول وحدة الكيمياء العضوية.
4- تطبيق استبانة اتجاهات الطلبة نحو استخدام المختبر الكيميائي الافتراضي في تدريس الكيمياء:
طبقت استبانة تعرّف اتجاهات الطلبة نحو استخدام المختبر الكيميائي الافتراضي في تدريس مادّة الكيمياء على المجموعة التجريبية (ذكور- إناث) بعد انتهاء التدريس بوساطة المختبر الكيميائي الافتراضي.
5- تطبيق الاختبار التحصيلي البعديّ المؤجل:
قامت الباحثة بتطبيق الاختبار البعديّ المؤجّـل بعد فترة شهر من تطبيق الاختبار البعديّ المباشر, وذلك لقياس مدى احتفاظ الطلبة بمعلوماتهم.

الفصل السابع: عرض نتائج البحث ومناقشتها:
نتائج فرضيات البحث:
الفرضية الرئيسة الأولى:
أظهرت النتائج أنّ الفرضية الرئيسة تحقّقت، حيث وصل أكثر من 75% من الطلبة إلى نسبة تزيد عن 75% من درجات الاختبار التحصيلي البعديّ المباشر. ويعود تحقّق الفرضية إلى فاعليّة المختبر الكيميائي الافتراضي في التدريس, فالمختبر الكيميائي الافتراضي كان بالنسبة للطلبة طريقة جديدة وبسبب مزايا البرمجية من وجود فلاشات أو عروض متحركة وضحت لهم مفاهيم تضمّنها الكتاب المدرسي، ولا يمكن إلاّ لعرض ثلاثي الأبعاد أن يوضّح للطلبة هذه المفاهيم. وأيضاً شرحت لهم ديناميكية حركة الذرّات ضمن التفاعلات، غير أنّ المختبر الافتراضي يتضمّن عناصر التعلّم الأساسية من مثيرات متنوعة من صورة وصوت وألوان وحركة وأشكال ثلاثية الأبعاد.. وأيضاً الجاذبية والتشويق في عمليتيّ التعلّم والتعليم التي وفّرها المختبر الافتراضي، بحيث أدّت إلى الاهتمام بمادة الكيمياء وتعلّمها بشكل أفضل من التعلّم بالطريقة المتبعة، لأنها زادت دافعيّة التعلّم عند الطالب.. ويتوقع أيضاً أنّ تسلسل المادّة العلمية ضمن البرمجية وطريقة عرض المعلومات والتجارب المخبريّة بطريقة تحاكي الواقع الحقيقي جعلت المفاهيم الكيميائية واقعيّة بالنسبة للطالب، واستطاع استيعاب وفهم هذه المعلومات أكثر مما لو درسها بشكل مجرّد ولفظي.
الفرضية الرئيسة الثانية:
أظهرت النتائج أنّه يوجد فرق جوهري عند مستوى دلالة (0,05) بين متوسّط درجات طلبة المجموعة التجريبية (ذكور, إناث) التي تتعلّم بوساطة المختبر الكيميائي الافتراضي ومتوسّط درجات طلبة المجموعة الضابطة التي تتعلّم بالطريقة المتبعة في مادّة الكيمياء (ذكور,إناث) في الاختبار التحصيلي البعديّ المباشر لصالح المجموعة التجريبية .
ويعود ذلك إلى فاعليّة برمجية المختبر الكيميائي الافتراضي, ودلالة ذلك ارتفاع مستوى التحصيل الدراسي عند المجموعة التجريبية (ذكور, إناث) مقارنة بالمجموعة الضابطة (ذكور, إناث) التي تعلّمت بالطريقة المتبعة.

الفرضية الرئيسة الثالثة:
أظهرت النتائج أنّه يوجد فرق جوهري عند مستوى دلالة (0,05) بين متوسّط درجات طلبة المجموعة التجريبية (ذكور, إناث) التي تتعلّم بوساطة المختبر الكيميائي الافتراضي ومتوسّط درجات طلبة المجموعة الضابطة (ذكور, إناث) التي تتعلّم بالطريقة المتبعة في مادّة الكيمياء، في الاختبار التحصيلي البعديّ المؤجل لصالح المجموعة التجريبية .
وهذا يؤكد فاعليّة برمجية المختبر الكيميائي الافتراضي في الاحتفاظ بالمعلومات لمدة أطول.

الفرضية الرئيسة الرابعة:
أظهرت النتائج أنه لا يوجد فرق جوهري عند مستوى دلالة (0,05) بين متوسّط درجات الذكور ومتوسّط درجات الإناث في المجموعة التجريبية في مقياس الاتجاهات نحو المختبر الكيميائي الافتراضي، أي أن اتجاهاتهم ايجابية نحو المختبر الكيميائي الافتراضي.
مقترحات البحث:
توصل البحث إلى مجموعة من المقترحات، وهي:
1- تطبيق تقنية المختبرات الافتراضية في تدريس الكيمياء في المرحلة الإعدادية والثانوية لما لها من أثر في زيادة التحصيل، واكتساب مهارات معملية.
2- تفعيل استخدام طرائق مختلفة في التدريس ليتمرس الطالب مع هذه الطرائق التعليمية الجديدة، ولا يكون اعتماده أكثر على طريقة التلقين والتلخيص في التدريس.
3- تدريب القائمين على تصميم برامج الحاسوب في مديرية تقنيات التعليم بوزارة التربية على تصميم برمجيات مختلفة لباقي المواد الدراسية التي من الممكن أن تستفيد من هذه التقنية.
4- تفعيل استخدام المختبر الافتراضي في مدارسنا لتجاوز المشكلات والعوائق التي تواجه المدرّسين والطلبة في تفعيل الجانب العملي من دراسة الكيمياء.
5- الاستفادة من خبرات الدول التي طبقت هذه التقنية بشكل ناجح، وذلك باستقطاب بعض البرامج وترجمتها، ومن ثمّ تطبيقها في المدارس.
6- استفادة المسؤولين على مشروع دمج التكنولوجيا بالتعليم في وزارة التربية من هذا البحث والدراسات المماثلة في معرفة وبيان أهمية المختبر الافتراضي ودوره المهم في التغلب على المشكلات التي تواجه استخدام المختبر التقليدي.
7- الاهتمام بتوفير أجهزة الحاسوب والبرمجيات في المدارس، ليتماشى مع الانفجار المعرفي التقني الحالي.
8- إجراء دراسات مماثلة لبيان فاعليّة المختبرات الافتراضية على التحصيل في مقررات العلوم الأخرى.
9- إجراء دراسات تبيّن فاعليّة المختبر الافتراضي لفروع مختلفة من علم الكيمياء ومقارنتها بالمختبر التقليدي.
10- إجراء دراسات تبيّن أثر استخدام المختبر الافتراضي في تدريس طلبة كلية العلوم الذين يدرسون الكيمياء بفروعها المختلفة: (تحليلية، فيزيائية، غير العضوية...).



E mail : brakehkholod8@gmail.com