بررسی نقش «شبیه سازی های رایانه ای و آزمایشگاه های مجازی» در رفع بدفهمی های فیزیکی

پژوهش حاضر با هدف بررسی نقش شبیه سازی های رایانه ای و آزمایشگاه های مجازی در رفع بدفهمی های فیزیکی و ارائه یک مدل آموزشی برای کاربست موثر این ابزارها در آموزش فیزیک به صورت یک مطالعه مروری ترکیبی (ترکیب مرور نظام مند و تحلیل محتوای کیفی) انجام شد. این پژوهش با بهره گیری از روش مرور نظام مند و بر اساس راهنمای پریزما، به بررسی، ارزیابی و ترکیب یافته های پژوهش های کمی و کیفی منتشرشده و سپس با استفاده از تحلیل محتوای کیفی، به تدوین یک مدل آموزشی برای کاربست شبیه سازی ها و آزمایشگاه های مجازی در آموزش فیزیک اقدام کرده است. جستجوی نظام مند در پایگاه های داده معتبر شامل وب آگاهی، اسکوپوس، اریک، گوگل دانش و پایگاه های داخلی مانند نورمگز و مگیران با استفاده از ترکیبی از کلیدواژه های مرتبط با شبیه سازی رایانه ای، آزمایشگاه مجازی، بدفهمی فیزیکی، آموزش فیزیک، مفاهیم انتزاعی و یادگیری مفهومی انجام شد و پس از غربالگری اولیه ۷۵۰ سند، در نهایت ۵۰ مقاله و گزارش پژوهشی معتبر برای تحلیل نهایی انتخاب شدند. یافته های حاصل از ترکیب مرور نظام مند و تحلیل محتوای کیفی نشان داد که شبیه سازی های رایانه ای و آزمایشگاه های مجازی به عنوان ابزارهای بصری، تعاملی و پویا، نقش بسیار موثری در رفع بدفهمی های فیزیکی دانش آموزان دارند و این ابزارها با فراهم سازی امکان مشاهده پدیده های انتزاعی و غیرقابل مشاهده، ارائه بازخورد فوری و تعاملی، امکان آزمایش مکرر و تغییر پارامترها، ایجاد ارتباط بین مفاهیم انتزاعی و عینی، و تسهیل یادگیری مبتنی بر کشف و حل مسئله، به دانش آموزان کمک می کنند تا مفاهیم فیزیکی را به شکل عمیق تر و مفهومی تری درک کنند و بدفهمی های رایج را شناسایی و اصلاح نمایند و همچنین، نتایج نشان داد که شبیه سازی ها و آزمایشگاه های مجازی، به ویژه در مفاهیم انتزاعی مانند الکتریسیته، مغناطیس، مکانیک کوانتومی، نور و امواج، که درک آن ها برای دانش آموزان دشوار است، تاثیر چشمگیری دارند و می توانند بدفهمی هایی مانند اشتباه در درک مفاهیم نیرو، حرکت، انرژی، مدارهای الکتریکی و میدان های مغناطیسی را به طور قابل توجهی کاهش دهند. علاوه بر این، یافته ها نشان داد که عوامل متعددی بر اثربخشی این ابزارها تاثیر تعدیل گرانه دارند که از جمله آن ها می توان به کیفیت طراحی شبیه سازی، نقش معلم به عنوان تسهیل گر، سطح تعامل دانش آموزان با شبیه سازی، تلفیق با روش های تدریس فعال، و دسترسی به زیرساخت های فنی اشاره کرد و بر اساس یافته ها، یک مدل آموزشی برای کاربست موثر شبیه سازی ها و آزمایشگاه های مجازی در آموزش فیزیک ارائه شده است که شامل چهار مرحله اصلی شناسایی بدفهمی ها و هدف گذاری، انتخاب و طراحی شبیه سازی مناسب، اجرای فعالیت های تعاملی و مشارکتی، و ارزشیابی و بازخورد اصلاحی است و نشان می دهد که استفاده موفق از این ابزارها، نیازمند رویکردی نظام مند، هدفمند و مبتنی بر نیازهای یادگیری دانش آموزان است و معلمان باید با شناخت بدفهمی های رایج، شبیه سازی های مناسب را انتخاب و با روش های تدریس فعال تلفیق کنند و به دانش آموزان در تحلیل و تفسیر نتایج شبیه سازی کمک کنند .

کلیدواژه ها:

شبیه سازی رایانه ای ، آزمایشگاه مجازی ، بدفهمی فیزیکی ، آموزش فیزیک ، یادگیری مفهومی ، مفاهیم انتزاعی