شبكة المعلومات العربية التربوية

على عكس الاستراتيجيات التعليمية التقليدية، نالت المحاكاة الحاسوبية (CSs) وتطبيقاتها مؤخراً اهتمامًا عالمياً من قبل المشتغلين بتعليم الفيزياء؛ لذلك هدفت هذه الدراسة إلى معرفة أثر المحاكاة الحاسوبية في سياق الاستقصاء العلمي على تعلم طلبة الصف الحادي عشر في دولة الإمارات العربية المتحدة قانون نيوتن الثاني للحركة (NSLOM)، وكذلك أثرها على اتجاهات الطلبة نحو الفيزياء (اتجاهاتهم نحو الاستقصاء العلمي (ASI)، والاستمتاع بدروس العلوم والفيزياء (ESL)، وكذلك العمل في مجال العلوم / الفيزياء (CIS) مقارنة بالطلبة الذين لم يعتمدوا في تعلمهم على المحاكاة الحاسوبية. تكوّن مجتمع الدراسة من طلبة الصف الحادي عشر بالمدارس الحكومية في إحدى المدن الرئيسة في دولة الإمارات العربية المتحدة. ولقد تم تطبيق الدراسة على عينة من (90) طالباً وطالبة. استخدمت الدراسة تصميمًا شبه تجريبي بتطبيق اختبار قبلي واختبار بعدي على أربعة صفوف دراسية من طلبة الصف الحادي عشر موزعة بالتساوي: صفين دراسيين كمجموعة تجريبية (45 طالباً وطالبة تم تدريسهم باستخدام المحاكاة الحاسوبية في سياق الاستقصاء العلمي)، والفصلين الأخرين كمجموعة ضابطة (45 طالباً وطالبة تم تدريسهم بالطريقة التقليدية وجهاً لوجه). لأغراض الدراسة تم تطوير أداتين لجمع البيانات: 1) اختبار تحصيلي في موضوع قانون نيوتن الثاني للحركة (NSLMAT)؛ وهو من نوع الاختيار من متعدد ومكون من مستويين (two-tier multiple choice) لتقييم مدى فهم الطلبة لقانون نيوتن الثاني، و2) استبانة اتجاهات الطلاب نحو العلوم (TOSRA) للكشف عن اتجاهات الطلاب نحو الفيزياء. تم تحليل البيانات باستخدام: الإحصاء الوصفي، معامل الزيادة في التحصيل بين الاختبار القبلي والاختبار البعدي (Hake’s normalized gain factor)، فاعلية طريقة التدريس (Effect sizes)، تحليل التباين الأحادي (ANOVA)، واختبار t للعينات، وتحليل التباين المتعدد (MANOVA). لقد توصلت الدراسة إلى وجود دلالة إحصائية بشكل عام، حيث أشارت النتائج إلى أنه مقارنةً بالتعليم التقليدي وجهًا لوجه، كانت المحاكاة الحاسوبية أكثر فاعلية في تحسين فهم الطلبة لقانون نيوتن الثاني للحركة، مع أفضلية نسبية للطلبة الذكور مقارنة مع الطلبة الإناث. إضافة إلى ذلك أظهرت النتائج أن المحاكاة الحاسوبية أسهمت في تطوير المعرفة المفاهيمية والمعرفة الإجرائية لكل من الذكور والإناث على حد سواء. بيّنت نتائج الدراسة أن اتجاهات الطلبة نحو الاستقصاء العلمي، الاستمتاع بدروس العلوم والفيزياء، والعمل بوظيفة مستقبلية لها علاقة بالعلوم / الفيزياء تأثرت بشكل كبير بالمحاكاة الحاسوبية. مقارنة بالطلبة الذكور فإن اتجاهات الطلبة الإناث نحو الاستمتاع بدروس العلوم والفيزياء، والعمل بوظيفة مستقبلية لها علاقة بالعلوم / الفيزياء كان أكبر. أخيرًا، تقدم نتائج هذه الدراسة دليلاً على أنه إذا تم تصميم أنشطة المحاكاة الحاسوبية في سياق الاستقصاء العلمي بشكل جيد، يمكن أن يسهم ذلك في تطوير تعلم الطلبة لقانون نيوتن الثاني للحركة بشكل كبير. (ملخص المؤلف)

Unlike traditional instructional strategies, Computer Simulations (CSs) have lately been receiving increasing attention and applications within the international physics education community. This study aims to investigate the impact of CSs within an inquiry-based learning environment on the UAE grade 11 students’ performance in Newton’s Second Law of Motion (NSLOM). The study also investigates the impact of CSs within an inquiry-based learning environment on students’ Attitudes towards Scientific Inquiry (ASI), Enjoyment of Science Lessons (ESL), and Career Interest in Science/physics (CIS). The sample of the study consisted of 90 male and female students chosen from a population comprised of public-school grade 11 students from one of the major cities in the UAE. The study employed a pre-test and post-test quasi-experimental design involving four equally distributed grade 11 Physics classes: two as experimental groups (including 45 CSs-bound students studying under scientific inquiry instructions), and the other two as control groups (including 45 CSs-free students studying under traditional face-to-face instructions). Two instruments were developed to collect data: 1) The Newton’s Second Law of Motion Achievement Test (NSLMAT), which is a two-tier multiple choice assessment test used to evaluate students’ understanding of NSLOM, and 2) The Test of Science-Related Attitudes (TOSRA), which is a questionnaire survey canvassing students' attitudes towards learning physics. Descriptive analysis was conducted making use of Hake’s normalized gain factor, Effect sizes, one- way ANOVA, a paired-sample t-test, and multivariate analysis of variance (MANOVA). Overall, results suggested that, in comparison with face-to-face instruction, CSs were more successful in promoting students understanding of NSLOM topics. Even though both males (d = 2.44) and females (d = 1.49) benefited rather invariably from the CSs, male students seemed to have benefited marginally more from the CSs. Moreover, experimental groups showed noticeable conceptual and procedural understanding gains. The results indicated that CSs within an inquiry-based learning environment helped female (d = 2.10) and male (d = 2.94) students acquire a better understanding of NSLOM conceptual topics, and CSs within an inquiry-based learning environment also helped male (d = 0.88) and female (d = 0.72) students acquire a better understanding of NSLOM procedural topics. Results revealed that CSs- based inquiry learning highly impacted the attitudes towards ASI, ESL and CIS. For CIS and ESL, females rated significantly higher than male students. Finally, it is suggested that if properly designed, CSs within an inquiry-based learning environment can greatly improve student learning of NSLOM. (Author’s abstract)