ارزیابی تاثیر واقعیت افزوده (Augmented Reality) بر درک مفاهیم کوانتومی در دانش آموزان دبیرستانی

هدف اصلی این پژوهش، ارزیابی کمی و کیفی تاثیر به کارگیری فناوری واقعیت افزوده (AR) بر بهبود درک مفاهیم انتزاعی و پیچیده فیزیک کوانتوم در دانش آموزان دوره متوسطه دوم است. فیزیک کوانتوم، به عنوان سنگ بنای بسیاری از فناوری های نوین و شاخه ای حیاتی از علم، به دلیل ماهیت غیرشهودی و انتزاعی مفاهیم خود (نظیر دوگانگی موج و ذره، تابع موج، اصل عدم قطعیت هایزنبرگ، و تونل زنی کوانتومی) همواره یکی از چالش برانگیزترین دروس برای یادگیری در مدارس بوده است. روش های آموزشی سنتی، که عمدتا متکی بر مفاهیم ریاضی و تجسم دو بعدی بر روی تخته یا کاغذ هستند، اغلب توانایی لازم برای ایجاد تصاویر ذهنی سه بعدی و درک عمیق این پدیده ها را فراهم نمی کنند. این پژوهش به دنبال پاسخ به این پرسش کلیدی است که آیا ابزارهای آموزشی مبتنی بر AR، که قابلیت تجسم تعاملی و سه بعدی سازی پدیده های نامرئی کوانتومی را دارند، می توانند این شکاف آموزشی را پر کرده و منجر به کاهش بار شناختی و بهبود عملکرد تحصیلی دانش آموزان شوند.روش شناسی پژوهش:این مطالعه از یک طرح شبه آزمایشی پیش آزمون-پس آزمون با دو گروه کنترل و آزمایش استفاده می کند. نمونه آماری شامل تعداد مشخصی از دانش آموزان سال یازدهم دبیرستان از منطقه X است که به صورت تصادفی هدفمند به دو گروه تقسیم می شوند. گروه آزمایش، آموزش مفاهیم کوانتومی منتخب را با استفاده از یک اپلیکیشن AR تخصصی دریافت می کند؛ این اپلیکیشن با ایجاد مدل های سه بعدی، به دانش آموزان امکان می دهد تا با پدیده هایی مانند حرکت ذره در یک چاه پتانسیل یا احتمال یافتن الکترون در یک اوربیتال به صورت تعاملی در محیط واقعی کلاس درس ارتباط برقرار کنند. در مقابل، گروه کنترل همان محتوای آموزشی را با استفاده از روش های سنتی (شرح معلم، کتاب درسی و تصاویر دو بعدی) فرا می گیرند. ابزارهای جمع آوری داده ها شامل یک آزمون استانداردشده درک مفهومی فیزیک کوانتوم (با تاکید بر سنجش درک کیفی به جای محاسبات صرف) و یک پرسشنامه سنجش نگرش و انگیزه (مقیاس لیکرت) است. داده های کمی به دست آمده با استفاده از روش های آمار استنباطی، به ویژه تحلیل کوواریانس (ANCOVA)، تحلیل خواهند شد تا تاثیر مداخله AR با کنترل متغیر پیش آزمون (دانش قبلی) مورد ارزیابی دقیق قرار گیرد.یافته های مورد انتظار و نتیجه گیری اولیه:بر اساس مبانی نظری یادگیری سازنده گرایی و کاهش بار شناختی، انتظار می رود که دانش آموزان گروه آزمایش به طور معنی داری نمرات بالاتری در پس آزمون در مقایسه با گروه کنترل کسب کنند. این نتایج فرضی، موید این خواهد بود که ابزارهای AR به طور موثر در تبدیل مفاهیم انتزاعی به مدل های بصری و قابل دستکاری عمل کرده اند. علاوه بر این، انتظار می رود که استفاده از AR به دلیل جذابیت و نوآوری، منجر به افزایش قابل ملاحظه ای در انگیزه و علاقه دانش آموزان به درسفیزیک شود. در نهایت، نتایج این پژوهش می تواند شواهد تجربی محکمی را برای توجیه استفاده از واقعیت افزوده به عنوان یک مکمل آموزشی ضروری در برنامه درسی فیزیک دبیرستان فراهم کند و به سیاست گذاران و طراحان محتوای آموزشی در ایران برای حرکت به سمت الگوهای تدریس تعاملی و مبتنی بر فناوری یاری رساند.

کلیدواژه ها:

کلمات کلیدی:واقعیت افزوده (AR) ، فیزیک کوانتوم ، درک مفاهیم ، دانش آموزان دبیرستانی ، آموزش فیزیک ، تجسم علمی ، آموزش تعاملی ، بار شناختی ، دوگانگی موج و ذره.