من طرف بشرى الأغبري السبت سبتمبر 08, 2012 4:15 pmالتعليم الافتراضي ومستقبل نظم إدارة التعلم الإلكتروني
بقلم: د. أحمد عبدالمجيد
تاريخ النشر : 05-03-2012 م
يعد الواقع الافتراضي VirtualRealityأحد المجالات التي لاقت اهتمامًا كبيرًا في السنوات العشر الأخيرة، وذلك على الرغم من أن هذا المجال قد نشأ منذ بداية الستينيات من القرن العشرين من خلال أبحاث خاصة بمحاكاة المهام المتحكم فيها عن بعد.إلا أن التطور التكنولوجي في مجال الحاسب الآلي وشبكات الإنترنت قد أسهم بدرجة كبيرة في تنفيذ أول نظام واقعي تخيلي بشكله الحالي.
وعلى الرغم من شيوع مصطلح الواقع الافتراضي، إلا أن من النادر أن نجد مستخدميه يجمعون على المعنى ذاته لهذا المصطلح، وربما يكون التعريف الأقرب للصواب هو أن الواقع الافتراضي عالم يصنعه الحاسب الآلي، بحيث يمكن الإنسان من التفاعل معه آنيًا الأسلوب نفسه الذى يتفاعل معه مع العالم الحقيقي.
ويؤدي البعد الثالث دورًا رئيسًا في تقنية الواقع الافتراضي، حيث تحول المخرجات إلى نماذج شبيهة بالواقع وتجعل المتعامل معها يندمج تمامًا كأنه مغموس في بيئة الواقع ذاته.وفى هذه التقنية تشترك فيها حواس الإنسان كى يمر بخبرة تشبه الواقع بدرجة كبيرة لكنها ليست حقيقية.
نشأة الواقع الافتراضي..
يرجع التفكير في الواقع الافتراضي إلى العقد السادس من القرن الماضي عندما ظهرت الحاجة إلى وجود آلية للتفاعل بين الإنسان والحاسب الآلي تتيح قدرة أكبر على التحكم وسرعة رد الفعل.
ففي عام 1963م اقترح الطالب إيفان سوثرلند IvanSutherlandمن جامعة أوتا Utahبالولايات المتحدة الأسس الخوارزمية لعلم جرافيكيات الحاسب الآلي الحديث، وطور أول نظام تفاعلي للحاسب الآلي وذلك عام 1966م وقد حصل على الدكتوراه بهذا العمل في العام نفسه، ثم أصبح أحد العلماء المتميزين في هذا المجال.
وفي بداية السبعينيات، التقطت وزارة الدفاع الأمريكية هذه الفكرة، وقامت بتطوير أول محاك للتدريب على قيادة الطائرات، واقتصرت الأبحاث في تلك الفترة وحتى بداية الثمانينيات على المجال العسكري وعلوم الفضاء(وكالة ناسا) حيث طورت عدة محاكيات لسفن الفضاء والتدريب على عملية الهبوط على سطح القمر.
ومنذ بداية الثمانينيات ومع التقدم الكبير في تقنيات الحاسب الآلي، وشبكات الإنترنت ورخص ثمنها ظهرت عدة تطبيقات في مجال التجارة والصناعة وفي مجال الطب.
ويعد المفكر الأمريكي آرثر كلارك من أوائل من حلم بالواقع الافتراضي، فقد أصدر كتابًا عن الخيال العلمي أسماه الواقع والنجوم، وقد تخيل في عرضه للكتاب منذ نصف قرن من الزمان إلى وجود مدينة مستقبلية يقوم أفرادها بالاتصال فيما بينهم من خلال الاجتماعات والمؤتمرات بواسطة أجهزة إلكترونية متقدمة يتشاورون ويناقشون كثيرًا من القضايا المهمة عبر هذه الأجهزة التي لا تتطلب حضورهم إلى تلك المواقع على الرغم من تباعد أماكنهم بمسافات طويلة.
ولقد طرح مصطلح الحقيقة الافتراضية VirtualRealityلأول مرة في عام 1989م وقد أطلقت مصطلحات أخري عديدة تشير إلى هذا المفهوم منها:الحقيقة الاصطناعية ArtificialRealityفي السبعينيات، وCyberspaceعام 1984م، ومؤخرًا العوالم الافتراضية VirtualWorlds، والبيئات الافتراضية VirtualEnvironmentsفي التسعينيات.
ما أهمية الواقع الافتراضي؟
للواقع الافتراضي مهام كثيرة يمكن ذكر أبرزها في الآتي:
1- توضيح المعلومات بشكل دقيق وواضح لبعض المعالم والتجارب العلمية.
2- يسمح للفرد بمشاهدة الأشياء من مسافات بعيدة.
3- يستطيع الفرد أن يقوم بفحص الأشياء المرئية.
4- يستطيع الفرد أن يتلمس الأبعاد المختلفة للأشياء(3 D).
5- يهيئ الفرصة للفرد للمشاركة والتفاعل مع البرنامج أو التجربة العلمية.
6- يهيئ الفرصة المناسبة للفرد من حيث الوقت المخصص للتجربة ليتفاعل معها خلال مدة زمنية مفتوحة وليست محددة.
7- يحيي التفاعل بين الفرد والبرنامج من خلال تشجيع المشاركة الإيجابية وتوفير التغذية الراجعة Feedback.
8- يؤدي إلى التأمل والملاحظة والتفكير والاكتشاف العلمي.
9- ينمي المهارات العقلية والابتكارية لدى الفرد من خلال مشاهدة البيئات الواقعية الافتراضية.
10- يراعي الفروق الفردية بين الأفراد بحيث يهيئ للفرد الفرصة لأن يتطور إيجابيًا وفق محتويات البرنامج ليصبح المتعلم فعالًا بدلًا من أن يكون سلبيًا.
11- يهيئ الفرصة للفرد للتعلم وتعرف تقنيات جديدة وبرامج متنوعة يستطيع من خلالها أن يعايش شخصيات مختلفة ويتعرف ثقافات مختلفة ويأخذ دورًا متميزًا فيها.
12- ينمي المهارات الحركية عن طريق الإحساس والتفاعل مع البرنامج التعليمي باستخدام لوحة مفاتيح الحاسب الآلي والماوس وعصا التحكم وغيرها.
ثلاثة أنواع للواقع الافتراضي..
توجد ثلاثة أنواع من الواقع الافتراضي، أو ثلاثة (عوالم) ينشئها هذا الواقع وهي كما يلي:
1- النوع الأول: واقع افتراضي يخلق حالة من الوجود المكتمل:
وفيه يتم إيهام المستخدم بأنه لا وجود للحاسب الآلي والعالم الحقيقي، فلا يرى أو يشعر بأي شى سوى هذا العالم المصنوع، الذي يوجده الحاسب الآلي، ويتصرف داخلة بحرية تامة.
وتتم رؤية هذا العالم المصنوع بواسطة خوذة خاصة أو نضارة إلكترونية تتصل بالحاسب الآلي؛ كما يرتدى المستخدم في يديه قفازات إلكترونية كوسيلة إضافية لتجسيد الواقع الافتراضي، تتيح له ملامسة الأشياء التي يعتقد أنها موجودة.
2- النوع الثاني: واقع افتراضي محدد الوظيفة والمكان:
ويستخدم هذا النظام في أجهزة المحاكاة، وينصب اهتمام المصمم في هذا النوع على محاكاة خواص أو جزئيات بعينها في الواقع الحقيقي مثل:تأثير الجاذبية الأرضية أو السرعة الشديدة مع اهتمام أقل بالتفاصيل.
3- النوع الثالث: واقع افتراضي طرفي:
وهنا تكون رؤية العالم الافتراضي، ويتم التعامل معه عن طريق شاشة الحاسب الآلي دون الشعور بالوجود الواقعي داخل العالم المصنوع.
ويتوقع البعض مستقبلًا وجود نوع رابع من الواقعية الافتراضية لم يوجد بعد لكنه مستخدم بكثرة في أفكار أدب الخيال العلمي، وفيه يتجاوز مخاطبة الحواس إلى مخاطبة العقل، بمعنى أنه إذا كان العقل يتلقي من حواسنا المختلفة إحساسها العام بالعالم، عن طريق إشارات كهربائية، وتكون عملية الإدراك هي مسئولية العقل، الذى يقوم بترجمة هذه الإشارات إلى عناصر لنا بها خبرة، إذا كان الأمر كذلك، فمن الممكن الإيحاء بوجود أي مؤثر عن طريق توليد الإشارة الكهربائية نفسها التي كان هذا المؤثر يقوم بتوليدها.
الرسومية..من أهم عناصر الواقع الافتراضي
تحتوي مشاهد الواقع الافتراضي على مجموعة من العناصر المختلفة التي تسهم في بناء المحاكاة للعالم الطبيعي، يتم إضافة مختلف هذه العناصر على صورة سطور من الأكواد لينتج عنها عوالم افتراضية تقبل حركة المستخدم داخلها بحرية وواقعية. من بين العناصر التي تستخدم في إنشاء العوالم الافتراضية ما يلى:
1- العناصر الرسومية:
وترمز إلى جميع الأسطح والمجسمات التي يتم إضافتها إلى المشهد الافتراضي، سواء أكانت تلك العناصر الرسومية تهدف إلى تمثيل مجسمات وعناصر مشابهة لها في عالم الواقع أم لتمثيل مجسمات خيالية تتناسب مع الهدف من التطبيق، وقد تكون العناصر الرسومية ثلاثية الأبعاد أو مجرد أسطح مستوية.
2- الخامات وخصائص المواد:
وهو عنصر مهم من عناصر المشهد، حيث يتم كسوة أسطح العناصر الرسومية بهذه الخامات والمواد للحصول على نتائج واقعية، وتعد خصائص المواد عن مجموعة من المكونات اللونية التي تضفي على سطح الجسم طبيعة مادية معينة (معدنية - بلاستيكية وغيرها)، في حين تعد الخامات عن استخدام الصور لكسوة أسطح الجسم بطريقة تشبه إلى حد كبير كسوة الحوائط باستخدام ورق الحائط.
3- مصادر الإضاءة:
حيث تتم إضافة مصادر صناعية للضوء داخل المشهد تماثل إلى حد كبير مصادر الإضاءة في عالمنا الطبيعي.فمصدر الضوء له موقع معين في الفراغ يترتب عليه مدى تأثير الضوء على الأسطح والمجسمات.كما توجد مجموعة من المتغيرات الخاصة بكل نوع من مصادر الإضاءة، بحيث يمكن التحكم فيها من حيث: لون الضوء- اتجاه الضوء- شدة الإضاءة- مدى تناقص الضوء مع المسافة...وغيرها).
4- موضع الكاميرا:
تعبر الكاميرا عن موضع المستخدم داخل العالم الافتراضي. حيث يعتمد إدراكنا البصري لعناصر المشهد على عدة عوامل مثل:موضع الكاميرا- واتساع مجال الرؤية- واتجاه النظر.
إن ما نشاهده على شاشة الحاسب الآلي عند استكشاف أحد مشاهد الواقع الافتراضي هو نتيجة لموقعنا التخيلي داخل المشهد، حيث يؤدي استخدامنا للأزرار والأدوات المختلفة الخاصة بالملاحة في العوالم الافتراضية إلى تغيير هذا الموقع التخيلي للكاميرا، مما ينتج عنه تغيير في الجزء من المشهد، الذي يقع داخل نطاق إدراكنا البصري.
5- نمط الملاحة:
وهو الكيفية التي يمكننا من خلالها استكشاف العالم الافتراضي والحركة داخل المشهد، حيث يعتمد ذلك على سرعة الحركة المتاحة، إضافة إلى نمط الحركة المتوفرة مثل:المشي على الأقدام، التحليق في أجواء المشهد، معاينة المشهد وغيرها.
6- المؤثرات الخاصة:
ونعنى بها العوامل الطبيعية التي يمكن إضافتها إلى المشهد، فمثلًا يمكننا إضافة الضباب إلى المشهد مع التحكم في خصائصه المختلفة، من حيث الكثافة واللون، ومدى الرؤية، كما يمكن إضافة مؤثرات أخري مثل تأثير الرياح والأمطار والدخان.
7- الأصوات:
تعد الأصوات من العوامل التي تضفي كثيرًا من الواقعية على المشاهد الافتراضية، وبخاصة الأصوات ثلاثية الأبعاد، التي ترتبط بموقع معين داخل المشهد بحيث يؤدي الابتعاد عنها والاقتراب منها إلى تغير في مستوى الصوت.
8- العناصر التفاعلية:
وهى مجموعة من العناصر التي تقبل التفاعل مع المستخدم لتقوم بتوليد أحداث معينة تؤثر على مجري الأحداث داخل المشهد.
9- العناصر المتحركة:
وتشمل هذه المجموعة أي من عناصر العالم الافتراضي، حيث توجد مجموعة ضخمة من الخصائص القابلة للتغير على امتداد الزمن، إذ يمكن أن تكون العناصر المتحركة هي عناصر رسومية يتم تغيير موضعها أو شكلها على امتداد الزمن، كما يمكن أن تكون العناصر المتحركة عبارة عن شدة إضاءة مصباح ماء أو كثافة الضباب أو الخامة التي تكسو إحدى العناصر الرسومية.
10- القواعد والقوانين:
وقد تكون هذه القوانين عبارة عن ردود فعل ناتجة عن التفاعل مع عناصر المشهد بطريقة معينة.على سبيل المثال يؤدي المرور على الألغام الأرضية في عالمنا إلى تنشيط جسم معين ينتج عنه انفجار اللغم، كذلك يمكن التفاعل مع العناصر الرسومية في المشاهد طبقًا لمجموعة من القوانين التي يتم إنشاؤها وإدخالها ضمن عناصر المشهد، مع ملاحظة أن هذه القوانين لا تتبع بالضرورة قوانين الواقع الطبيعي.
ويوضح الشكل التالي مكونات منظومة الواقع الافتراضي:
المتزامن واللامتزامن من أهم أنماط التعليم الافتراضي..
تتطلب نظم التعليم الافتراضي توفير مواد تعليمية وبرمجيات خاصة لتوظيف الوسائط المتعددة للتعامل مع المادة التعليمية بأشكالها المتنوعة.كما تتطلب وجود شبكة اتصالات سريعة وجهاز حاسب آلي لدى المتعلم مرتبط بشبكة الإنترنت، إضافة إلى توفر المهارات الحاسوبية الأساسية لدى المتعلم للتعامل مع المادة التعليمية والتواصل مع الزملاء المسجلين في المقرر الدراسي والمحاضر والإدارة المشرفة على البرنامج التعليمي.
ويمكن تصنيف نظم التعليم الافتراضي إلى نوعين بالاعتماد على نظم التعليم الافتراضي وبالاعتماد على كيفية وصول المادة التعليمية إلى المتعلم كما يلى:
أ- الأسلوب المتزامن:
حيث يتم تحديد برنامج زمني محدد لبث الدروس التعليمية عبر الإنترنت من خلال المحاضرات الصوتية والمحاضرات المرئية عند توفير الكاميرا لدى كل من المتعلم والمحاضر.وفيه يلقى المحاضر المادة التعليمية وفي الوقت ذاته يستمع المعنيون ويشاهدون كل ما يتعلق بالمادة التعليمية من ملاحظات ورسوم ومخططات توضيحية معززة بالأشكال والأفلام إذا دعت الضرورة.ويستخدم في هذه الحالة اللوح الإلكتروني الأبيض بدلًا من اللوح العادي، حيث يتم نقل كل ما يدور عبر الكاميرا وكأنه في صف دراسي حقيقي.
ويمكن للمحاضر أن يشاهد طلبته ويرد على تساؤلاتهم في الوقت نفسه, ويمكن أن يدور النقاش بين المحاضر والمتعلم دون تدخل متعلم آخر، فالأمر متروك للمحاضر أن ينتقي المتدخلين وله الحق في اختيار أي متعلم في الصف الافتراضي للمشاركة في تطبيق معين، كما له الحق في مراقبة حاسوب المتعلم وتوجيهه.
ومن خلال الصف الافتراضي يتمكن المتعلم من تحقيق ما يلى:
- حضور الصف الافتراضي والمشاركة فيه من أي جهاز حاسب آلي متصل بشبكة الإنترنت.
- إمكانية الخلوص إلى المادة التعليمية من أي جهاز حاسب آلي والرجوع إليها في الوقت المناسب.
- الاطلاع على كم هائل من المعلومات ذات العلاقة بالمادة التعليمية من خلال المكتبة الافتراضية.
- تقديم الواجبات اليومية، والتقارير، والبحوث المطلوبة بشكل إلكتروني ومناقشتها مع المعنيين.
- تقديم الاختبارات اليومية، والفصلية، والنهائية، ومراقبتها عن بعد من خلال الكاميرات.
- تعزيز الجانب النظري للمواد ذات الصبغة التطبيقية من خلال إجراء تجارب في مختبرات متكاملة.
- القيام بجرعات تدريبية على أجهزة ونظم ذات علاقة بالتخصص المطلوب من خلال ما يعرف بالتدريب الافتراضي، حيث يتعامل المتدرب مع برمجيات تجعل جهاز الحاسب الآلي وكأنه ورشة تدريب.
ب- الأسلوب اللامتزامن:
فى هذه الحالة يتم تحميل المادة التعليمية من موقع الجامعة الافتراضية في الوقت الذي يناسب الطلاب دون الالتزام بموعد محدد للمحاضرة.
ويستطيع المتعلم الاستماع إلى المحاضرة ومشاهدة المادة التعليمية المكتوبة مع المخططات والأفلام التي تعزز فهم المادة.
ويكون تواصل المعلم مع المحاضر ومع زملائه من خلال البريد الإلكتروني، والمنتديات، وغرف الدردشة عبر الإنترنت.
أي أن نظام التعليم الافتراضي يمكن المتعلم من التواصل وتبادل المعلومات مع زملائه والمحاضر المشرف على المادة العلمية وكأنه في صف تقليدي حقيقي.
ما مستقبل نظم إدارة التعلم الإلكتروني؟
إن ما تفقده البيئات الافتراضية في مجال التعليم والتعلم، هو قدرتها على إدارة نظم المتعلمين؛ وإدارة سجلات الطلاب، ومتابعة أنشطتهم، وضعف إمكانية تخزين بعض أنواع المصادر التعليمية، لأنها في الأساس لم تصمم لهذا الغرض، لذا فإن الاتجاه القادم في الاستفادة من البيئات الافتراضية في التعلم الإلكتروني هو دمج البيئات الافتراضية مع أنظمة إدارة التعلم مثل مودل Moodleأو البلاكبورد Blackboardأو غيرها من أنظمة إدارة التعلم الإلكتروني LearningManagementSystem(LMS).
ويعد ظهور برنامج سلودل www.sloodle.orgالذى يدمج عالم الحياة الثانية SecondLifeمع نظم إدارة التعلم الشهير مودل www.moodle.org، رغم أنه ما زال بحاجة للتطوير ليظهر كما يتمنى متخصصو التعلم الإلكتروني.
وللواقع الافتراضي عيوب..
على الرغم من فاعلية الواقع الافتراضي وأهميته في مجال التعليم والتدريب،إلا أنه لا يخلو من السلبيات التي قد تعيق من عملية استخدامه ومن هذه العيوب والسلبيات مايلي:
1- محدودية استخدام الواقع الافتراضي نتيجة التكاليف الباهظة عند شراء الأجهزة المطلوبة وارتفاع سعر تكلفة إنتاج البرامج الافتراضية.
2- محدودية تأثير الحواس الخمس في نظام الواقع الافتراضي الذى لا يتجاوز في استخدامه إلا حاسة السمع، والبصر، واللمس، ولكن ربما ستظهر مستجدات أخرى تستخدم الحواس الأخرى مستقبلًا.
3- الاستخدام المفرط لبرامج الواقع الافتراضي وأمام أجهزة الحاسب الآلي، له تأثيره سلبي.
4- إن استخدام نوعيات من نظم الحاسب الآلي التي تتضمن تواتر إطارات الحركة التي تزيد عن خمسة عشر إطارًا في الثانية قد يؤدي إلى إصابة الفرد بالغثيان، والصداع وأعراض أخرى مثل:إرهاق الجهاز العصبي وتوتره.
5- العالم الافتراضي يضع كل فرد أمام العالم بأسره متيحًا له كل الأفكار، والمذاهب، وهذا ما يزيد من الدور الاجتماعي والتربوي، ويقلص من ممارسات الوصاية، وفكرة الرأي الموحد.
المطلوب الخروج من القفص..
المطلوب هو التفكير بشكل جديد والتغيير الجذري في المفاهيم، والخروج من القفص الذى يسجن أفكارنا، والقفص يتجسد في وهم أنه لا تعليم بغير التعليم التقليدي أو التعليم الإلكتروني أو التعليم عن بعد وهو تخيل في غير موضعه.
إن التطور العلمي الحديث يفرض علينا أنظمة جديدة للتعليم العالي، ولمواكبته لابد من إنشاء مؤسسات تعليمية تكنولوجية متكاملة تشمل التعليم الإلكتروني، والتعليم عن بعد، والتعليم الافتراضي ولكن بشروط من أهمها؛ التواصل بين الأستاذ الجامعي، والطالب لتحقيق التفاعل، وتحويل المناهج من مناهج تقليدية إلى مناهج إلكترونية تعتمد على أساليب البحث العلمي، واستخدام الاتجاهات الحديثة في التعليم العالي.
وتعد تقنية المعلومات ممثلة في الحاسب الآلي وشبكات الإنترنت العالمية وما يلحق بهما من وسائط متعددة للاتصال، من أنجح الوسائل لتوفير بيئة تعليمية تعمل على تحقيق التكامل بين الجوانب النظرية، والجوانب التطبيقية، وتتيح الفرص لإكساب المتعلمين مهارات متقدمة في التفكير، والتكامل في بناء المناهج الدراسية وربطها بالبيئة المحيطة واحتياجات المجتمع، إضافة إلى دورها في مراعاة الفروق الفردية بين المتعلمين.
ولعل التعليم الخليط أو المتمازج Blendedlearningهو أفضل الوسائل لتوفير هذه البيئة، حيث يتميز هذا النوع من التعليم، باختصار الوقت، والجهد، والتكلفة، من خلال إيصال المعلومات للمتعلمين، إضافة إلى تحسين المستوى العام للتحصيل الدراسي، وتوفير بيئة تعليمية جذابة.
ويقصد بالتعليم الخليط أو المتمازج استخدام التقنية الحديثة في التعليم وتشمل:التعلم الإلكتروني، والتعلم الافتراضي، والتعلم عن بعد دون التخلي عن الواقع التعليمي المعتاد، حيث يتم التركيز على التفاعل المباشر بين المتعلم والمعلم.
المراجع:
- جمال بن عبدالعزيز الشرهان(2001).الكتاب الإلكتروني - المدرسة الإلكترونية والمعلم الافتراضي.الرياض:مكتبة الملك فهد الوطنية للنشر.
- قاسم العبيدى (ب.خ).«التعليم الافتراضي:الواقع والطموح».مجلة فيلادلفيا الثقافية.الأردن:جامعة فيلادلفيا.
- ممدوح عبد الرحيم الجعفري(2011). «نحو جامعة عصرية عربية - عصر جديد في التعليم العالى - الجامعة المتماذجة». كلية رياض الأطفال، قسم العلوم التربوية، جامعة الإسكندرية.
- هند بنت سليمان الخليفة(2008). من نظم إدارة التعلم الإلكتروني إلى بيئات التعلم الشخصية-عرض وتحليل. على الرابط:http://hend-alkhalifa.com/wp-content/uploads/2008/05/ple-2008.pdf.
- وائل الهلاوي(2005).مبادئ تصميم المشاهد التفاعلية لتطبيقات الواقع الافتراضي. القاهرة: دار الكتب العلمية.
- ولاء شتى(2004).«الواقع الافتراضي وتطبيقاته». المجلة العربية للعلوم والمعلومات.تونس، المنظمة العربية للتربية والثقافة والعلوم، العدد3، السنة 18، يونيو، ص ص 31-33.
بقلم: د. أحمد عبدالمجيد
تاريخ النشر : 05-03-2012 م
يعد الواقع الافتراضي VirtualRealityأحد المجالات التي لاقت اهتمامًا كبيرًا في السنوات العشر الأخيرة، وذلك على الرغم من أن هذا المجال قد نشأ منذ بداية الستينيات من القرن العشرين من خلال أبحاث خاصة بمحاكاة المهام المتحكم فيها عن بعد.إلا أن التطور التكنولوجي في مجال الحاسب الآلي وشبكات الإنترنت قد أسهم بدرجة كبيرة في تنفيذ أول نظام واقعي تخيلي بشكله الحالي.
وعلى الرغم من شيوع مصطلح الواقع الافتراضي، إلا أن من النادر أن نجد مستخدميه يجمعون على المعنى ذاته لهذا المصطلح، وربما يكون التعريف الأقرب للصواب هو أن الواقع الافتراضي عالم يصنعه الحاسب الآلي، بحيث يمكن الإنسان من التفاعل معه آنيًا الأسلوب نفسه الذى يتفاعل معه مع العالم الحقيقي.
ويؤدي البعد الثالث دورًا رئيسًا في تقنية الواقع الافتراضي، حيث تحول المخرجات إلى نماذج شبيهة بالواقع وتجعل المتعامل معها يندمج تمامًا كأنه مغموس في بيئة الواقع ذاته.وفى هذه التقنية تشترك فيها حواس الإنسان كى يمر بخبرة تشبه الواقع بدرجة كبيرة لكنها ليست حقيقية.
نشأة الواقع الافتراضي..
يرجع التفكير في الواقع الافتراضي إلى العقد السادس من القرن الماضي عندما ظهرت الحاجة إلى وجود آلية للتفاعل بين الإنسان والحاسب الآلي تتيح قدرة أكبر على التحكم وسرعة رد الفعل.
ففي عام 1963م اقترح الطالب إيفان سوثرلند IvanSutherlandمن جامعة أوتا Utahبالولايات المتحدة الأسس الخوارزمية لعلم جرافيكيات الحاسب الآلي الحديث، وطور أول نظام تفاعلي للحاسب الآلي وذلك عام 1966م وقد حصل على الدكتوراه بهذا العمل في العام نفسه، ثم أصبح أحد العلماء المتميزين في هذا المجال.
وفي بداية السبعينيات، التقطت وزارة الدفاع الأمريكية هذه الفكرة، وقامت بتطوير أول محاك للتدريب على قيادة الطائرات، واقتصرت الأبحاث في تلك الفترة وحتى بداية الثمانينيات على المجال العسكري وعلوم الفضاء(وكالة ناسا) حيث طورت عدة محاكيات لسفن الفضاء والتدريب على عملية الهبوط على سطح القمر.
ومنذ بداية الثمانينيات ومع التقدم الكبير في تقنيات الحاسب الآلي، وشبكات الإنترنت ورخص ثمنها ظهرت عدة تطبيقات في مجال التجارة والصناعة وفي مجال الطب.
ويعد المفكر الأمريكي آرثر كلارك من أوائل من حلم بالواقع الافتراضي، فقد أصدر كتابًا عن الخيال العلمي أسماه الواقع والنجوم، وقد تخيل في عرضه للكتاب منذ نصف قرن من الزمان إلى وجود مدينة مستقبلية يقوم أفرادها بالاتصال فيما بينهم من خلال الاجتماعات والمؤتمرات بواسطة أجهزة إلكترونية متقدمة يتشاورون ويناقشون كثيرًا من القضايا المهمة عبر هذه الأجهزة التي لا تتطلب حضورهم إلى تلك المواقع على الرغم من تباعد أماكنهم بمسافات طويلة.
ولقد طرح مصطلح الحقيقة الافتراضية VirtualRealityلأول مرة في عام 1989م وقد أطلقت مصطلحات أخري عديدة تشير إلى هذا المفهوم منها:الحقيقة الاصطناعية ArtificialRealityفي السبعينيات، وCyberspaceعام 1984م، ومؤخرًا العوالم الافتراضية VirtualWorlds، والبيئات الافتراضية VirtualEnvironmentsفي التسعينيات.
ما أهمية الواقع الافتراضي؟
للواقع الافتراضي مهام كثيرة يمكن ذكر أبرزها في الآتي:
1- توضيح المعلومات بشكل دقيق وواضح لبعض المعالم والتجارب العلمية.
2- يسمح للفرد بمشاهدة الأشياء من مسافات بعيدة.
3- يستطيع الفرد أن يقوم بفحص الأشياء المرئية.
4- يستطيع الفرد أن يتلمس الأبعاد المختلفة للأشياء(3 D).
5- يهيئ الفرصة للفرد للمشاركة والتفاعل مع البرنامج أو التجربة العلمية.
6- يهيئ الفرصة المناسبة للفرد من حيث الوقت المخصص للتجربة ليتفاعل معها خلال مدة زمنية مفتوحة وليست محددة.
7- يحيي التفاعل بين الفرد والبرنامج من خلال تشجيع المشاركة الإيجابية وتوفير التغذية الراجعة Feedback.
8- يؤدي إلى التأمل والملاحظة والتفكير والاكتشاف العلمي.
9- ينمي المهارات العقلية والابتكارية لدى الفرد من خلال مشاهدة البيئات الواقعية الافتراضية.
10- يراعي الفروق الفردية بين الأفراد بحيث يهيئ للفرد الفرصة لأن يتطور إيجابيًا وفق محتويات البرنامج ليصبح المتعلم فعالًا بدلًا من أن يكون سلبيًا.
11- يهيئ الفرصة للفرد للتعلم وتعرف تقنيات جديدة وبرامج متنوعة يستطيع من خلالها أن يعايش شخصيات مختلفة ويتعرف ثقافات مختلفة ويأخذ دورًا متميزًا فيها.
12- ينمي المهارات الحركية عن طريق الإحساس والتفاعل مع البرنامج التعليمي باستخدام لوحة مفاتيح الحاسب الآلي والماوس وعصا التحكم وغيرها.
ثلاثة أنواع للواقع الافتراضي..
توجد ثلاثة أنواع من الواقع الافتراضي، أو ثلاثة (عوالم) ينشئها هذا الواقع وهي كما يلي:
1- النوع الأول: واقع افتراضي يخلق حالة من الوجود المكتمل:
وفيه يتم إيهام المستخدم بأنه لا وجود للحاسب الآلي والعالم الحقيقي، فلا يرى أو يشعر بأي شى سوى هذا العالم المصنوع، الذي يوجده الحاسب الآلي، ويتصرف داخلة بحرية تامة.
وتتم رؤية هذا العالم المصنوع بواسطة خوذة خاصة أو نضارة إلكترونية تتصل بالحاسب الآلي؛ كما يرتدى المستخدم في يديه قفازات إلكترونية كوسيلة إضافية لتجسيد الواقع الافتراضي، تتيح له ملامسة الأشياء التي يعتقد أنها موجودة.
2- النوع الثاني: واقع افتراضي محدد الوظيفة والمكان:
ويستخدم هذا النظام في أجهزة المحاكاة، وينصب اهتمام المصمم في هذا النوع على محاكاة خواص أو جزئيات بعينها في الواقع الحقيقي مثل:تأثير الجاذبية الأرضية أو السرعة الشديدة مع اهتمام أقل بالتفاصيل.
3- النوع الثالث: واقع افتراضي طرفي:
وهنا تكون رؤية العالم الافتراضي، ويتم التعامل معه عن طريق شاشة الحاسب الآلي دون الشعور بالوجود الواقعي داخل العالم المصنوع.
ويتوقع البعض مستقبلًا وجود نوع رابع من الواقعية الافتراضية لم يوجد بعد لكنه مستخدم بكثرة في أفكار أدب الخيال العلمي، وفيه يتجاوز مخاطبة الحواس إلى مخاطبة العقل، بمعنى أنه إذا كان العقل يتلقي من حواسنا المختلفة إحساسها العام بالعالم، عن طريق إشارات كهربائية، وتكون عملية الإدراك هي مسئولية العقل، الذى يقوم بترجمة هذه الإشارات إلى عناصر لنا بها خبرة، إذا كان الأمر كذلك، فمن الممكن الإيحاء بوجود أي مؤثر عن طريق توليد الإشارة الكهربائية نفسها التي كان هذا المؤثر يقوم بتوليدها.
الرسومية..من أهم عناصر الواقع الافتراضي
تحتوي مشاهد الواقع الافتراضي على مجموعة من العناصر المختلفة التي تسهم في بناء المحاكاة للعالم الطبيعي، يتم إضافة مختلف هذه العناصر على صورة سطور من الأكواد لينتج عنها عوالم افتراضية تقبل حركة المستخدم داخلها بحرية وواقعية. من بين العناصر التي تستخدم في إنشاء العوالم الافتراضية ما يلى:
1- العناصر الرسومية:
وترمز إلى جميع الأسطح والمجسمات التي يتم إضافتها إلى المشهد الافتراضي، سواء أكانت تلك العناصر الرسومية تهدف إلى تمثيل مجسمات وعناصر مشابهة لها في عالم الواقع أم لتمثيل مجسمات خيالية تتناسب مع الهدف من التطبيق، وقد تكون العناصر الرسومية ثلاثية الأبعاد أو مجرد أسطح مستوية.
2- الخامات وخصائص المواد:
وهو عنصر مهم من عناصر المشهد، حيث يتم كسوة أسطح العناصر الرسومية بهذه الخامات والمواد للحصول على نتائج واقعية، وتعد خصائص المواد عن مجموعة من المكونات اللونية التي تضفي على سطح الجسم طبيعة مادية معينة (معدنية - بلاستيكية وغيرها)، في حين تعد الخامات عن استخدام الصور لكسوة أسطح الجسم بطريقة تشبه إلى حد كبير كسوة الحوائط باستخدام ورق الحائط.
3- مصادر الإضاءة:
حيث تتم إضافة مصادر صناعية للضوء داخل المشهد تماثل إلى حد كبير مصادر الإضاءة في عالمنا الطبيعي.فمصدر الضوء له موقع معين في الفراغ يترتب عليه مدى تأثير الضوء على الأسطح والمجسمات.كما توجد مجموعة من المتغيرات الخاصة بكل نوع من مصادر الإضاءة، بحيث يمكن التحكم فيها من حيث: لون الضوء- اتجاه الضوء- شدة الإضاءة- مدى تناقص الضوء مع المسافة...وغيرها).
4- موضع الكاميرا:
تعبر الكاميرا عن موضع المستخدم داخل العالم الافتراضي. حيث يعتمد إدراكنا البصري لعناصر المشهد على عدة عوامل مثل:موضع الكاميرا- واتساع مجال الرؤية- واتجاه النظر.
إن ما نشاهده على شاشة الحاسب الآلي عند استكشاف أحد مشاهد الواقع الافتراضي هو نتيجة لموقعنا التخيلي داخل المشهد، حيث يؤدي استخدامنا للأزرار والأدوات المختلفة الخاصة بالملاحة في العوالم الافتراضية إلى تغيير هذا الموقع التخيلي للكاميرا، مما ينتج عنه تغيير في الجزء من المشهد، الذي يقع داخل نطاق إدراكنا البصري.
5- نمط الملاحة:
وهو الكيفية التي يمكننا من خلالها استكشاف العالم الافتراضي والحركة داخل المشهد، حيث يعتمد ذلك على سرعة الحركة المتاحة، إضافة إلى نمط الحركة المتوفرة مثل:المشي على الأقدام، التحليق في أجواء المشهد، معاينة المشهد وغيرها.
6- المؤثرات الخاصة:
ونعنى بها العوامل الطبيعية التي يمكن إضافتها إلى المشهد، فمثلًا يمكننا إضافة الضباب إلى المشهد مع التحكم في خصائصه المختلفة، من حيث الكثافة واللون، ومدى الرؤية، كما يمكن إضافة مؤثرات أخري مثل تأثير الرياح والأمطار والدخان.
7- الأصوات:
تعد الأصوات من العوامل التي تضفي كثيرًا من الواقعية على المشاهد الافتراضية، وبخاصة الأصوات ثلاثية الأبعاد، التي ترتبط بموقع معين داخل المشهد بحيث يؤدي الابتعاد عنها والاقتراب منها إلى تغير في مستوى الصوت.
8- العناصر التفاعلية:
وهى مجموعة من العناصر التي تقبل التفاعل مع المستخدم لتقوم بتوليد أحداث معينة تؤثر على مجري الأحداث داخل المشهد.
9- العناصر المتحركة:
وتشمل هذه المجموعة أي من عناصر العالم الافتراضي، حيث توجد مجموعة ضخمة من الخصائص القابلة للتغير على امتداد الزمن، إذ يمكن أن تكون العناصر المتحركة هي عناصر رسومية يتم تغيير موضعها أو شكلها على امتداد الزمن، كما يمكن أن تكون العناصر المتحركة عبارة عن شدة إضاءة مصباح ماء أو كثافة الضباب أو الخامة التي تكسو إحدى العناصر الرسومية.
10- القواعد والقوانين:
وقد تكون هذه القوانين عبارة عن ردود فعل ناتجة عن التفاعل مع عناصر المشهد بطريقة معينة.على سبيل المثال يؤدي المرور على الألغام الأرضية في عالمنا إلى تنشيط جسم معين ينتج عنه انفجار اللغم، كذلك يمكن التفاعل مع العناصر الرسومية في المشاهد طبقًا لمجموعة من القوانين التي يتم إنشاؤها وإدخالها ضمن عناصر المشهد، مع ملاحظة أن هذه القوانين لا تتبع بالضرورة قوانين الواقع الطبيعي.
ويوضح الشكل التالي مكونات منظومة الواقع الافتراضي:
المتزامن واللامتزامن من أهم أنماط التعليم الافتراضي..
تتطلب نظم التعليم الافتراضي توفير مواد تعليمية وبرمجيات خاصة لتوظيف الوسائط المتعددة للتعامل مع المادة التعليمية بأشكالها المتنوعة.كما تتطلب وجود شبكة اتصالات سريعة وجهاز حاسب آلي لدى المتعلم مرتبط بشبكة الإنترنت، إضافة إلى توفر المهارات الحاسوبية الأساسية لدى المتعلم للتعامل مع المادة التعليمية والتواصل مع الزملاء المسجلين في المقرر الدراسي والمحاضر والإدارة المشرفة على البرنامج التعليمي.
ويمكن تصنيف نظم التعليم الافتراضي إلى نوعين بالاعتماد على نظم التعليم الافتراضي وبالاعتماد على كيفية وصول المادة التعليمية إلى المتعلم كما يلى:
أ- الأسلوب المتزامن:
حيث يتم تحديد برنامج زمني محدد لبث الدروس التعليمية عبر الإنترنت من خلال المحاضرات الصوتية والمحاضرات المرئية عند توفير الكاميرا لدى كل من المتعلم والمحاضر.وفيه يلقى المحاضر المادة التعليمية وفي الوقت ذاته يستمع المعنيون ويشاهدون كل ما يتعلق بالمادة التعليمية من ملاحظات ورسوم ومخططات توضيحية معززة بالأشكال والأفلام إذا دعت الضرورة.ويستخدم في هذه الحالة اللوح الإلكتروني الأبيض بدلًا من اللوح العادي، حيث يتم نقل كل ما يدور عبر الكاميرا وكأنه في صف دراسي حقيقي.
ويمكن للمحاضر أن يشاهد طلبته ويرد على تساؤلاتهم في الوقت نفسه, ويمكن أن يدور النقاش بين المحاضر والمتعلم دون تدخل متعلم آخر، فالأمر متروك للمحاضر أن ينتقي المتدخلين وله الحق في اختيار أي متعلم في الصف الافتراضي للمشاركة في تطبيق معين، كما له الحق في مراقبة حاسوب المتعلم وتوجيهه.
ومن خلال الصف الافتراضي يتمكن المتعلم من تحقيق ما يلى:
- حضور الصف الافتراضي والمشاركة فيه من أي جهاز حاسب آلي متصل بشبكة الإنترنت.
- إمكانية الخلوص إلى المادة التعليمية من أي جهاز حاسب آلي والرجوع إليها في الوقت المناسب.
- الاطلاع على كم هائل من المعلومات ذات العلاقة بالمادة التعليمية من خلال المكتبة الافتراضية.
- تقديم الواجبات اليومية، والتقارير، والبحوث المطلوبة بشكل إلكتروني ومناقشتها مع المعنيين.
- تقديم الاختبارات اليومية، والفصلية، والنهائية، ومراقبتها عن بعد من خلال الكاميرات.
- تعزيز الجانب النظري للمواد ذات الصبغة التطبيقية من خلال إجراء تجارب في مختبرات متكاملة.
- القيام بجرعات تدريبية على أجهزة ونظم ذات علاقة بالتخصص المطلوب من خلال ما يعرف بالتدريب الافتراضي، حيث يتعامل المتدرب مع برمجيات تجعل جهاز الحاسب الآلي وكأنه ورشة تدريب.
ب- الأسلوب اللامتزامن:
فى هذه الحالة يتم تحميل المادة التعليمية من موقع الجامعة الافتراضية في الوقت الذي يناسب الطلاب دون الالتزام بموعد محدد للمحاضرة.
ويستطيع المتعلم الاستماع إلى المحاضرة ومشاهدة المادة التعليمية المكتوبة مع المخططات والأفلام التي تعزز فهم المادة.
ويكون تواصل المعلم مع المحاضر ومع زملائه من خلال البريد الإلكتروني، والمنتديات، وغرف الدردشة عبر الإنترنت.
أي أن نظام التعليم الافتراضي يمكن المتعلم من التواصل وتبادل المعلومات مع زملائه والمحاضر المشرف على المادة العلمية وكأنه في صف تقليدي حقيقي.
ما مستقبل نظم إدارة التعلم الإلكتروني؟
إن ما تفقده البيئات الافتراضية في مجال التعليم والتعلم، هو قدرتها على إدارة نظم المتعلمين؛ وإدارة سجلات الطلاب، ومتابعة أنشطتهم، وضعف إمكانية تخزين بعض أنواع المصادر التعليمية، لأنها في الأساس لم تصمم لهذا الغرض، لذا فإن الاتجاه القادم في الاستفادة من البيئات الافتراضية في التعلم الإلكتروني هو دمج البيئات الافتراضية مع أنظمة إدارة التعلم مثل مودل Moodleأو البلاكبورد Blackboardأو غيرها من أنظمة إدارة التعلم الإلكتروني LearningManagementSystem(LMS).
ويعد ظهور برنامج سلودل www.sloodle.orgالذى يدمج عالم الحياة الثانية SecondLifeمع نظم إدارة التعلم الشهير مودل www.moodle.org، رغم أنه ما زال بحاجة للتطوير ليظهر كما يتمنى متخصصو التعلم الإلكتروني.
وللواقع الافتراضي عيوب..
على الرغم من فاعلية الواقع الافتراضي وأهميته في مجال التعليم والتدريب،إلا أنه لا يخلو من السلبيات التي قد تعيق من عملية استخدامه ومن هذه العيوب والسلبيات مايلي:
1- محدودية استخدام الواقع الافتراضي نتيجة التكاليف الباهظة عند شراء الأجهزة المطلوبة وارتفاع سعر تكلفة إنتاج البرامج الافتراضية.
2- محدودية تأثير الحواس الخمس في نظام الواقع الافتراضي الذى لا يتجاوز في استخدامه إلا حاسة السمع، والبصر، واللمس، ولكن ربما ستظهر مستجدات أخرى تستخدم الحواس الأخرى مستقبلًا.
3- الاستخدام المفرط لبرامج الواقع الافتراضي وأمام أجهزة الحاسب الآلي، له تأثيره سلبي.
4- إن استخدام نوعيات من نظم الحاسب الآلي التي تتضمن تواتر إطارات الحركة التي تزيد عن خمسة عشر إطارًا في الثانية قد يؤدي إلى إصابة الفرد بالغثيان، والصداع وأعراض أخرى مثل:إرهاق الجهاز العصبي وتوتره.
5- العالم الافتراضي يضع كل فرد أمام العالم بأسره متيحًا له كل الأفكار، والمذاهب، وهذا ما يزيد من الدور الاجتماعي والتربوي، ويقلص من ممارسات الوصاية، وفكرة الرأي الموحد.
المطلوب الخروج من القفص..
المطلوب هو التفكير بشكل جديد والتغيير الجذري في المفاهيم، والخروج من القفص الذى يسجن أفكارنا، والقفص يتجسد في وهم أنه لا تعليم بغير التعليم التقليدي أو التعليم الإلكتروني أو التعليم عن بعد وهو تخيل في غير موضعه.
إن التطور العلمي الحديث يفرض علينا أنظمة جديدة للتعليم العالي، ولمواكبته لابد من إنشاء مؤسسات تعليمية تكنولوجية متكاملة تشمل التعليم الإلكتروني، والتعليم عن بعد، والتعليم الافتراضي ولكن بشروط من أهمها؛ التواصل بين الأستاذ الجامعي، والطالب لتحقيق التفاعل، وتحويل المناهج من مناهج تقليدية إلى مناهج إلكترونية تعتمد على أساليب البحث العلمي، واستخدام الاتجاهات الحديثة في التعليم العالي.
وتعد تقنية المعلومات ممثلة في الحاسب الآلي وشبكات الإنترنت العالمية وما يلحق بهما من وسائط متعددة للاتصال، من أنجح الوسائل لتوفير بيئة تعليمية تعمل على تحقيق التكامل بين الجوانب النظرية، والجوانب التطبيقية، وتتيح الفرص لإكساب المتعلمين مهارات متقدمة في التفكير، والتكامل في بناء المناهج الدراسية وربطها بالبيئة المحيطة واحتياجات المجتمع، إضافة إلى دورها في مراعاة الفروق الفردية بين المتعلمين.
ولعل التعليم الخليط أو المتمازج Blendedlearningهو أفضل الوسائل لتوفير هذه البيئة، حيث يتميز هذا النوع من التعليم، باختصار الوقت، والجهد، والتكلفة، من خلال إيصال المعلومات للمتعلمين، إضافة إلى تحسين المستوى العام للتحصيل الدراسي، وتوفير بيئة تعليمية جذابة.
ويقصد بالتعليم الخليط أو المتمازج استخدام التقنية الحديثة في التعليم وتشمل:التعلم الإلكتروني، والتعلم الافتراضي، والتعلم عن بعد دون التخلي عن الواقع التعليمي المعتاد، حيث يتم التركيز على التفاعل المباشر بين المتعلم والمعلم.
المراجع:
- جمال بن عبدالعزيز الشرهان(2001).الكتاب الإلكتروني - المدرسة الإلكترونية والمعلم الافتراضي.الرياض:مكتبة الملك فهد الوطنية للنشر.
- قاسم العبيدى (ب.خ).«التعليم الافتراضي:الواقع والطموح».مجلة فيلادلفيا الثقافية.الأردن:جامعة فيلادلفيا.
- ممدوح عبد الرحيم الجعفري(2011). «نحو جامعة عصرية عربية - عصر جديد في التعليم العالى - الجامعة المتماذجة». كلية رياض الأطفال، قسم العلوم التربوية، جامعة الإسكندرية.
- هند بنت سليمان الخليفة(2008). من نظم إدارة التعلم الإلكتروني إلى بيئات التعلم الشخصية-عرض وتحليل. على الرابط:http://hend-alkhalifa.com/wp-content/uploads/2008/05/ple-2008.pdf.
- وائل الهلاوي(2005).مبادئ تصميم المشاهد التفاعلية لتطبيقات الواقع الافتراضي. القاهرة: دار الكتب العلمية.
- ولاء شتى(2004).«الواقع الافتراضي وتطبيقاته». المجلة العربية للعلوم والمعلومات.تونس، المنظمة العربية للتربية والثقافة والعلوم، العدد3، السنة 18، يونيو، ص ص 31-33.
» استخدام طريقة العروض العملية في تدريس العلوم
» Ten ways to improve Education
» مقتطفات من تصميم وحدة الإحصاء في الرياضيات
» تدريس مقرر تقنية المعلومات والاتصالات
» تدريس مقرر تقنية المعلومات والاتصالات
» الواجبات خلال الترم 5
» الواجبات خلال الترم4
» الواجبات خلال الترم3