تطويردور المعامل الافتراضية في تنمية القدرات المهنية للطلاب التعليم الصناعي مدخل نظري

المقدمه

لقد أثمر التطور الهائل والمستمر فی المعارف والخبرات الإنسانیة عن عدید من المستحدثات فی جمیع المجالات, ومن أهمها: المستحدثات التکنولوجیة التی تم توظیفها فی تطویر العملیة التعلیمیة بکافة عناصرها ورفع مستواها.

ومن أمثلة هذه المستحدثات التکنولوجیة: تکنولوجیا المعامل الافتراضیة التی انتشر استخدامها فی مجالات کثیرة منها: العلوم, والصیدلة, والهندسة, والتعلیم....إلخ, وقد ظهرت الحاجة لاستخدام هذه التکنولوجیا للتغلب على المشکلات التی تتعلق بالمعمل التقلیدی, ولما لهذه التکنولوجیا من ممیزات وإیجابیات ساعدت على تعلم التلامیذ الأشیاء المجردة وتقریبها إلى أذهانهم فی صورة حسیة أقرب للواقع, کما ساعدت على التغلب على المخاطر والعواقب التی قد یتعرض لها المتعلمین أثناء أداء التجارب داخل المعمل, واعتمدت تکنولوجیا المعامل الافتراضیة على الواقع الافتراضی.

مشکلة البحث

وبالرغم من أهمیة المعامل فی التدریس بصفة عامة, وفی تدریس المواد  العملیة بصفة خاصة؛ إلا أن هناک قصوراً کبیراً فی تجهیزات المعامل, وعدم توافر وسائل الأمان بدرجة عالیة, مع وجود مخاطر یمکن ان یتعرض الطلاب لها اثناء التدریب  و خصوصا فی التعلیم الصناعی لذا ظهرت وسائل وطرق حدیثة کحلول للمعوقات التی تواجه المعمل المدرسی, وکذلک التدریب العملی ومن الطرق الحدیثة التی ظهرت کنتیجة للتطور المذهل فی تطبیقات الحاسب الآلی: والواقع الافتراضیVirtual reality, ,الفصول الافتراضی Virtual Classes , والمحاکاة الحاسوبیة Computer Simulation, والمعامل الافتراضیة Virtual Labs, والمعامل المحوسبة Microcomputer based laboratory

 لذا فقد أصبح من الممکن  للمتعلم من خلال استخدام تقنیة المعامل الافتراضیة أن یمر بخبرات لا یمکن تعلمها بصورة مباشرة على أرض الواقع وذلک بسبب المخاطر التی قد یتعرض لها نتیجة تنفیذ التجارب مباشرة, وعدم توافر المواد والأدوات اللازمة لإجراء التجارب, کما ان المعامل الافتراضیة تعمل على  توفیر الوقت, والجهد عند إجراء التجارب, ِِالتی لا تدرک بالحواس المجردة کالذرة, وإجراء التجارب والفحوصات الصعبة والخطرة والنادرة فی بیئة آمنة".

وعرفته إیمان عبد الغنی(2016, 20) [1] بأنه: "بیئة تعلیم وتعلم تفاعلیة ذات مواصفات تقنیة عالیة فی الحاسبات الآلیة تهدف إلى تنفیذ التجارب المعملیة بشکل یحاکی الواقع دون التعرض لأدنى مخاطرة بأقل جهد وتکلفة ممکنة".

 تعریف الواقع الافتراضی: virtual reality

تعددت التعریفات للواقع الافتراضی إلا أنها متشابهة فی المضمون, فقدعرفه أحمد کامل الحصری (2003, 5)[2]  بأنه: "أحد المستحدثات التکنولوجیة التی تستخدم الکمبیوتر, بالإضافة إلى بعض الأجهزة والبرامج کمنظومة متکاملة فی إنشاء بیئة تخیلیة ثلاثیة الأبعاد, تُمکن الفرد من المعایشة والتفاعل والتعامل معها من خلال حواسه وبعض الأدوات الأخرى بحیث یشعر هذا الفرد کأنه یتعایش ویتفاعل مع الواقع الحقیقی بکل أبعاده, وتختلف درجة الواقعیة والاستغراق والتفاعل والمعایشة التی یتیحها الواقع الافتراضی للفرد باختلاف نمط الواقع الافتراضی ذاته", وعرفه وائل الهلاوی (2015, 8) [3] بأنه: "محاکاة للواقع المحیط بنا عبر تمثیل مجموعة من العناصر المجسمة للظروف, والمؤثرات والقوى أو النتائج, داخل برنامج یتیح لنا الحرکة, والمشاهدة, والتفاعل مع هذه العناصر".

حدود البحث 

       یقتصر البحث على عمل مقترح لتطویر دور المعامل الافتراضیة فی تنمیة القدرات المهنیة لطلاب التعلیم الصناعی .

ج

منهج البحث 

      یقوم منهج البحث على المنهج الوصفی , تعتمد الباحثه فی هذا المدخل على الإطلاع على المراجع و الکتب والدوریات العلمیة والرسائل العلمیة المتخصصة بهدف تحدید طبیعة المعلومات التی سوف تساعد فی تحقیق هدف الدراسة وهی تطویر دور المعامل الافتراضیة فی تنمیة القدرات المهنیة لطلاب التعلیم الصناعی .

الدراسات السابقة فیما یلی عرض لدراسات السابقة  ذات الصلة.

- دراسة هالة إبراهیم محمد(2016)[4] هدفت إلى معرفة فاعلیة المعمل الافتراضی فی تدریس العلوم على تصویب التصورات الخطأ وتنمیة بعض عادات العقل لدى تلامیذ الصف الثانی الإعدادی, علیهم اختبار التصورات الخطأ للمفاهیم العلمیة, ومقیاس لعادات العقل, وتوصلت الدراسة إلى فاعلیة المعمل الافتراضی فی تصویب التصورات الخطأ للمفاهیم العلمیة, وتنمیة بعض عادات العقل لدى تلامیذ الصف الثانی الإعدادی.

- دراسة السعدی الغول السعدی(2011) [5]: هدفت إلى قیاس فاعلیة معمل العلوم الافتراضی ثلاثی الأبعاد فی تحصیل المفاهیم الفیزیائیة المجردة, وتنمیة الاتجاه نحو إجراء التجارب افتراضیاً لدى تلامیذ المرحلة الثانویة, وتکونت عینة الدراسة من مجموعة من طلاب الصف الثالث الثانوی علمی بمحافظة الأقصر, وتم تطبیق اختبار المفاهیم الفیزیائیة المجردة, ومقیاس الاتجاه نحو إجراء التجارب افتراضیاً علیهم, وتوصلت الدراسة إلى فاعلیة معمل العلوم الافتراضی ثلاثی الأبعاد على تحصیل المفاهیم الفیزیائیة المجردة, وتنمیة الاتجاه نحو إجراء التجارب افتراضیاً. 

- دراسة إیمان السعید محمد حجازی (2011)[6] : هدفت إلى قیاس فاعلیة استخدام المعامل الافتراضیة فی التحصیل وتنمیة المهارات العملیة فی مادة الکیمیاء لدى طلاب الصف الأول الثانوی, واستخدمت الباحثة اختباراً تحصیلیاً, وبطاقة ملاحظة لقیاس المهارات العملیة, وتم تطبیقهما على عینة من طلاب الصف الأول الثانوی بإحدى مدارس مدینة أجا بمحافظة الدقهلیة, وتوصلت الدراسة إلى فاعلیة المعامل الافتراضیة فی زیادة التحصیل وتنمیة بعض المهارات العملیة, وأوصت الدراسة بتدریب معلمی الکیمیاء على استخدام المعامل الافتراضیة.

- دراسة خلود عمر برکة(2011) [7] هدفت إلى فاعلیة المعمل الافتراضی فی التدریس, والاحتفاظ بالمعلومات لمدة أطول, وإکساب اتجاهات إیجابیة نحو المعمل الکیمیائى الافتراضی لطلبة الصف الثانی الثانوی العلمی,وتم تطبیق استبیان على عینة الدراسة التی تکونت من مجموعة من طلبة الصف الثانی الثانوی العلمی, وأشارت النتائج إلى فاعلیة المعمل الافتراضی فی التدریس, والاحتفاظ بالمعلومات لمدة أطول, وإکساب اتجاهات إیجابیة نحو المعمل الکیمیائى الافتراضی لطلبة الصف الثانی الثانوی العلمی.

- دراسة تویسیز(tuysuz,C. 2010)[8]: هدفت إلى معرفة أثر استخدام المعمل الافتراضی فی زیادة تحصیل طلاب المرحلة الثانویة فی مادة الکیمیاء واستقصاء اتجاه الطلاب نحو استخدامه, وتکونت عینة الدراسة من ثلاثمائة وواحد وأربعین طالباً وطالبةً من طلاب المدارس الثانویة بترکیا, وقسم الطلاب إلى مجموعتین تجریبیة وضابطة, , وتوصلت نتائج الدراسة إلى وجود فروق ذات دلالة إحصائیة بین طلاب المجموعة التجریبیة والمجموعة الضابطة لصالح المجموعة التجریبیة, کما أظهر الطلاب اتجاه ایجابیاً نحو تدریس الکیمیاء باستخدام المعمل الافتراضی.

الإطار النظری للدراسة

أهمیة معامل العلوم الافتراضیة ثلاثیة الأبعاد:

ساعد التعلم بمساعدة الحاسوب على تسهیل فهم الطلبة للمفاهیم العلمیة, وتوفیر فرص التعلم الذاتی للتلامیذ؛ للوصول إلى المعرفة العلمیة بأنفسهم, وساعد استخدام الحاسوب فی إجراء التجارب العلمیة المعلم والمتعلم على إجراء التجارب الکیمیائیة بوقت قصیر, وبطریقة توفر الأمن والسلامة, وبدقة علمیة متناهیة, وهذا یزید من قدرة المتعلم على الملاحظة العلمیة, وتنمیة المیول والاتجاهات العلمیة لدیهم.

1. إمکانیة العرض المرئی للبیانات والظواهر التی لا یمکن عرضها من خلال التجارب الحقیقیة.
2. إمکانیة تغطیة کل أفکار المقرر الدراسی بتجارب عملیة تفاعلیة, وهذا یصعب تحقیقه من خلال المعمل الحقیقی, نتیجة لمحدودیة الإمکانات والمکان والوقت المتاح للعملی.
3. باستخدام تقنیات معامل العلوم الافتراضیة ثلاثیة الأبعاد یتم مزج العالم الحقیقی بعالم تخیلی وخلق بیئة مشابهة تماماً للبیئة الواقعیة.
4. یستخدمها التلامیذ لتنفیذ تجارب, ومشاریع تعلیمیة متنوعة, حیث إن بیئته قابلة للسیطرة علیها وتحدید مکوناتها.
5. تحقق الخیال التعلیمی للتلامیذ فکل ما یحلم بتحقیقه یتحقق, حیث یرى المعلومات تتحرک أمامه ویعیش بداخلها, کأن یطیر داخل المجرة الفضائیة.
6. یعمل کقنطرة بین العالم المحسوس فی الطبیعة والعالم المجرد للمفاهیم والنماذج, کما أنه یسمح بتنمیة الوعی الذاتی والتفاعل أثناء عملیة التعلم, وأنه لا توجد طریقة تسمح للتلامیذ بالانخراط فی عملیة التعلم تماثل ما یحدث فی التعلم المرتبط بتکنولوجیا الواقع الافتراضی.
7. یشجع المستخدم أو المتعلم على المشارکة فی حل المشکلات, وتنمیة المفاهیم, والتعبیر الإبداعی, حیث یشارک التلامیذ فی بیئة ایجابیة تشغلهم فی تعلم شامل للعقل والجسد, مثل هذا التعلم سیمزج بین المهارات المعرفیة والوجدانیة والنفس حرکیة.
8. یقلل من الفجوة الکبیرة فی عملیة التعلیم المستمر, والتدریب التخصصی, والتعلیم مدى الحیاة بتقدیمه خدمات عالیة الجودة للعاملین فی مواقع عملهم دون الحاجة إلى الطرق التقلیدیة والمکلفة المتبعة حالیاً.
9. تتیح إمکانیة ممارسة التجربة العملیة خطوة بخطوة.

ویضیف کلیر هاری, وکلیر ادورد (Keller,H.E.&Keller,E.E,2005,8)[9] إلى أن المعامل الافتراضیة تتمتع بمیزة اقتصادیة, بسبب انخفاض تکلفتها, وما تتمتع به من مستوى عالٍ من الأمان, وتوفیر الوقت, بالإضافة إلى إنها تشغل مساحات صغیرة.

وتتغلب المعامل الافتراضیة على المساحات المحدودة للمعامل التقلیدیة, وعدم تجهیزها, وتسد العجز فی الکوادر والعناصر الفنیة المدربة تدریباً جیداً, وتساهم فی تنمیة المهارات العملیة لدى التلامیذ.

خصائص المعامل الافتراضیة التعلیمیة:

1-     الانغماس أو الاستغراق: Immersion

ویعنی الإحساس بالتواجد داخل بیئة ما, وربما یکون الانغماس ذهنیاً Mental Immersion ویتحقق عن طریق المشارکة المتعمقة مع مکونات تلک البیئة, أو الإحساس بالاحتواء والتضامن مع البیئة, وربما یکون الانغماس مادیاً Physical Immersion وهو دخول الفراغ مادیاً عن طریق وسائط تتفاعل مع حواس الإنسان باستخدام التقنیة, وتعتمد تکنولوجیا الواقع الافتراضی على مبدأ مهم لتحقیق خاصیة الاستغراق وهو"أن الفرد لدیه القدرة على أن ینقل حضوره نفسیاً إلى مکان آخر قد لا یکون متاحاً بالواقعPsychologically Transport Presence" , ویهدف الاستغراق Immersion إلى تولید الإحساس لدى الفرد بأنه موجود فی العالم الحقیقی, ولکنه الآن متعایشاً داخل البیئة الافتراضیة. ( ولید سالم محمد الحلفاوی, 2011, 208-209)  [10]

2-     المحاکاة Simulation :

وتتم عن طریق برامج تختص بتمثیل ظروف معینة یصعب ویستحیل مشاهدتها فی الواقع, ویراد معایشتها لدراستها والتعلم منها, وهی تغنی عن التجارب التی یصعب إجراؤها فی معمل المدرسة لخطورتها أو لارتفاع تکالیفها أو لصعوبتها, أو لعدم توفر المعمل المناسب, کما أن برامج المحاکاة تسمح للتلمیذ أن یحاکی الظواهر الطبیعیة التی یتعذر مراقبتها مباشرة فی الطبیعة نظراً لسرعتها الفائقة أو لبطئها الفائق, ویرصد بیانتها ونتائجها بأقل وقت وجهد وأقل تکالیف. (یعقوب نشوان, ووحید جبران, 2008, 228)[11].

3-     التفاعلیة Interactivity :

وتبدأ التفاعلیة فی معمل العلوم الافتراضی ثلاثی الأبعاد باستعمال أدوات تفاعلیة Interactive equipment ترسل وتستلم المعلومات, ویتم التعامل الفعلی مع الأشیاء الافتراضیة باستخدام أجهزة مثل: قفازات البیانات Data gloves, وعصى التحکم wands, والنظارات الخاصة Glasses, والأقنعة Masks, بل ورداء کامل یغطی کافة الجسم, وأجهزة عدیدة مماثلة تتیح البناء والتشغیل والتحکم فی هذا العالم الافتراضی المصنوع, والتأثیر فیه عن طریق السمع والرؤیة وتکنولوجیات أخرى.

4-     الاصطناعیة :  Artificiality

یتفاخر بعض المصممین بأن الشیء المصطنع یحاکی الواقعی تماماً, فلیس عیباً أن یکون الشیء مصطنعاً, فکل عوالم الواقع الافتراضی مصطنعة, ومع ذلک فإنها تستخدم لکی تجلب المنفعة والسعادة لمستخدمها, وتعد الاصطناعیة التی تمیز معمل العلوم الافتراضی ثلاثی الأبعاد هی سبیله للتمیز.

5-     الفردیة: Individuality

یتم من خلال برمجیات الکمبیوتر مراعاة قدرات المتعلمین المختلفة فی التعلیم والتعلم, ومراعاة الفروق الفردیة بینهم, وهذا ما تؤکد علیه نظریات علم النفس فی التعلیم والتعلم, ویتم ذلک من خلال تکرار العرض أکثر من مرة, واستخدام وسائط متعددة فی توضیح موضوعات التعلم منها السمعیة, ومنها البصریة, ومنها ماهو خلیط بین الاثنین.

وقد تم استخدام الانغماس الذهنی الجزئی عند إعداد برمجیة المعمل الافتراضی, ومن خلالها تم محاکاة التجارب التی یصعب إجراؤها فی معمل المدرسة لخطورتها أو لارتفاع تکالیفها أو لصعوبتها, وتم مراعاة قدرات المتعلمین المختلفة فی التعلم, ومراعاة الفروق الفردیة بینهم عند استخدام برمجیة المعمل الافتراضی, کما أن برمجیة المعمل الافتراضی مصطنعة وتحاکی الواقع.

المعوقات والسلبیات التی تحد من استخدام  المعامل الافتراضیة:

بالرغم من الممیزات والإیجابیات العدیدة التی یتمتع بها المعمل الافتراضی فی التعلیم إلا أن هناک عدداً من المعوقات التی تحد من استخدام المعامل الافتراضیة داخل المؤسسات التعلیمیة غیر أنه من المهم الإشارة إلى أن هذه العیوب, رغم جدیتها, لا تقلل من أهمیة استخدامه بل تدفع إلى البحث عن وسائل لتقلیل أثر هذه العیوب والمعوقات, وقد أشار کلاً من حسن حسین زیتون( 2005, 166)[12], وعلی الکلثمی( 2009, 63) [13] إلى مجموعة من العیوب والسلبیات التی تعوق استخدام هذه التقنیة, وتتمثل فی الآتی:

1. نقص التفاعل الحقیقی مع الأجهزة والأدوات والمواد والمعلم والزملاء.
2. تتطلب أجهزة کمبیوتر ومعدات ذات مواصفات خاصة وذلک لتمثیل الظواهر المعقدة بشکل واضح.
3. یحتاج تصمیمها وإنتاجها إلى فریق عمل متخصص من المبرمجین, والمعلمین, وخبراء المناهج وخبراء فی المادة الدراسیة, وعلماء النفس وغیرهم, وهو ما قد لا یتوافر فی بعض المؤسسات التعلیمیة .
4. ندرة المعامل الافتراضیة التی تعتمد على اللغة العربیة فی التعامل معها.
5. مهارات الاتصال, والعمل الجماعی من خلال هذه المعامل لن تنافس المهارات الاجتماعیة المکتسبة من التجربة الحقیقیة.
6. من المحتمل انحصار عمل التلامیذ فی التجارب المحددة المبرمجة فی برنامج المعمل الافتراضی فقط..
7. الواقع الموهوم المبهر الذى یقدمه الحاسوب فی کثیر من الأحیان, قد یحول بین التلمیذ وبین الاقتراب من طبیعة الحیاة الواقعیة, وهو ما یتجسد فی حالة من الإحباط فی التعامل مع الواقع الحقیقی والهروب منه إلى عالم الحاسوب المبهر.

ویضیف کلیر هاری, وکلیر ادورد (Keller, H. E. Keller, E. 2005,8)[14] إلى أنه لا یوجد نظام تعلیمی خالی من العیوب والنقد, وأفضل تعلیم هو أن یشمل مجموعة متنوعة من البرامج التعلیمیة, ولذلک یجب تشجیع المعلمین على أن یتبعوا أکثر من طریقة فی تعلیم التلامیذ, وبالرغم من الخبرات التی یوفرها المعمل الافتراضی؛ إلا أنه یعتمد تماماً على الکمبیوتر, فیتم التضحیة بجوانب کثیرة عند إجراء التجارب المعملیة مثل: اللمس, والحرکة والتذوق, وشم رائحة المواد الکیمائیة المستخدمة فی التجربة.

وتوجد أعراض مرضیة تصیب العاملین فی مجال تقنیة الواقع الافتراضی, ومن هذه الأعراض حدوث هلاوس بصریة Visual Hallueination, والإصابة بأنواع مختلفة من الصداع الشدید, والشعور بفقدان التوازنDisequilibrium, والتعرض لنوبات شدیدة من الغثیان).Nauseaسلیمان عباس سلیمان, ومحمد نزار الدباغ, 2006, 448)[15]

وبالرغم من الأهمیة القصوى التی یمثلها المعمل الافتراضی فی تدریس العلوم فی عصر التقدم التکنولوجی إلا أن المعمل الافتراضی یواجه مجموعة من العقبات التی تحد من استخدامه, ومن هذه العقبات ارتفاع تکلفة الأجهزة المستخدمة فی المعمل الافتراضی التی تساعد المتعلم على التعایش, والاستغراق فی بیئة التعلم الافتراضیة, کما أن بعض المعلمین قد لا یتحمس إلى استخدام ما هو جدید, بالإضافة إلى أنه قد یقطع التیار الکهربی عند إجراء التجارب, کما أن بعض التلامیذ قد لا یتوفر لدیهم جهاز کمبیوتر لإجراء الأنشطة التی یکلفون بها فی المنزل ولذلک یجب تنویع طرق وأسالیب التدریس المتبعة حتى یمکن تحقیق أفضل أداء ممکن للمتعلمین, والتغلب على عیوب کل طریقة؛ لذا استخدمت الباحثة المعمل الافتراضی جنباً إلى جنب مع المعمل الحقیقی.

أنواع المعامل الافتراضیة:

توجد أنواع عدیدة للمعامل الافتراضیة تختلف من حیث الهدف الذی أنشأت من أجله والتجارب التی تجرى فیها, ویرى کلیر (Keller& Keller, 2005) أن هناک نوعان من المعامل الافتراضیة, نوع یعتمد على العرض, وآخر ینبغی أن یکون علیه المعمل الافتراضی وهو المعمل الذی ینمی عملیات العلم ویدرب التلامیذ على الطریقة التی یفکر بها العلماء, ویبدأ بمشکلة تحث التلامیذ على البحث والاستقصاء.

ویذکر محمد عطیة خمیس (2009, 381-382) أن من أهم أنواع المعامل الافتراضیة الآتی:

  1- المعامل الاستکشافیة الترددیة:

وهى طریقة مناسبة لتعلم الاکتشافات العلمیة, وتطبیق الطریقة العلمیة فی البحث والوصول إلى نتائج جدیدة فی کل مرة, حیث یقوم المتعلم بإجراء تجربة علمیة معینة لإثبات صحة القوانین الطبیعیة, وبعد أن یتوصل إلى نتائج معینه یعید إجراء التجربة مرة أخرى, مع تغییر المقادیر أو القیاسات, ثم یلاحظ ماذا یحدث, ویتوصل إلى نتائج جدیدة, وهکذا بشکل ترددی Iterative, والزمن هنا لیس متغیراً؛ لأن المتعلم یمکنه إجراء تجربة بالکمبیوتر فی دقائق, ویعرف النتائج وذلک عن طریق التحکم فی الظاهرات, والأحداث وإسراعها أو إبطاءها أو تجمیدها على الشاشة, بینما قد تحدث فی الواقع فی أسابیع, وتعد هذه المعامل هی معامل المستقبل Future Labs التی تجرى فیها البحوث العلمیة.

2- المعامل الإجرائیة:

وتهدف إلى تدریب المتعلمین على خطوات وعملیات إجراء التجارب العلمیة, وتشغیل الأجهزة الخاصة بها, وهذه المعامل تمکن المتعلمین من إجراء التجارب الصعبة, والخطرة, والنادرة, والمکلفة, مرات عدیدة فی بیئة آمنة وبتکالیف أقل, کما هو الحال فی تجارب تشریح الضفدعة بمعمل البیولوجی وتجربة المعایرة الکیمیائیة.

ویستخلص مما سبق أن المعامل الافتراضیة نوعان الأول: یتمثل فی المعمل الافتراضی التوضیحی أی المعتمد على العرض, والمحاکاة وإتباع الخطوات الموضحة به, والثانی: یتمثل فی المعمل الافتراضی الاستقصائی, ویتم إمداد المتعلم بخلفیة سطحیة بسیطة عن المطلوب اکتشافه وإثارته بسؤال أو مشکلة تدعوه للبحث والتقصی.

نماذج وتجارب عالمیة عن المعامل الافتراضیة:

أولاً – المعامل الافتراضیة التی تدعم الکیمیاء فی جامعة بتسبیرج فی الولایات المتحدة الأمریکیة.

 لقد تم إنشاء معمل افتراضی لتعلیم الکیمیاء بواسطة أستاذ الکیمیاء دیفید یارون وآخرون David Yaron, وکان الغرض من هذا المشروع هو تحسین التعلیم فی الدورات التمهیدیة للکیمیاء من خلال إکمال التعلیم التقلیدی بمعالجات تسمح للطلاب بإجراء التجارب بشکل مماثل لما یحققه الطلاب بإجراء التجارب بشکل مماثل لما یحققه الطلاب الممارسون للتجارب العملیة بشکل حقیقی وقد أکد یارون(Yaron,et al.,2005, 181) [16]على المکاسب الکبیرة التی حققها المعمل الافتراضی فی تعلیم الکیمیاء, وکیف تغیرت مشارکة الطلاب فی دورات الکیمیاء وتأثیر ذلک على إدراکهم للمفاهیم.

ثانیاً- مشروع معمل الأحیاء الدقیقة الافتراضی فی جامعة تکساس الأمریکیة:

 أسست جامعةتکساس الأمریکیة معملاَ حیویاً على الانترنت بواسطة فیکی فریمان Vicki.S.Frema والتی أکدت على اهمیة هذا المعمل وقدرته على إعطاء الطلاب متغیرات عدیدة إلکترونیاً عبر المعمل الافتراضی أکثر مما یمکن فی المعمل الحقیقی وبأقل تکلفة, ففی المعمل الواقعی تکلفة مزرعة البکتریا تکلفة باهظة وتستغرق وقتاً طویلاً وتحتاج إلى متابعة دقیقة من قبل المعلم للتأکد من إجراءاتها الصحیحة لمنع إهدار المواد وهذا الأمر لایقلق بتنفیذه من خلال المعمل الافتراضی. Carnevale, 2008,2))[17]

ثالثاً – مختبر الکیمیاء الافتراضی فی جامعة تشارلز ستیورات باسترالیا Charles Sturt :university

وفی هذا المختبر یتم تدریس مادة الکیمیاء ضمن مواد التعلیم عن بعد, ویمکن للطلاب الدراسة عن بعد أو الدراسة العادیة, حیث یقوم الطلاب بإجراء التجارب من خلال المعمل الافتراضی.

رابعاً- المعمل الافتراضی فی جامعة هانوفر بألمانیا:

 حیث قام مجموعة من الباحثین بتطویر بیئة التصور والمحاکاة التعلیمیة( المعامل الافتراضیة) فی العلوم الطبیعیة والهندسة حیث قاموا بصیاغة برامج المعامل الافتراضیة وجعلها متوافقة مع المناهج, بالإضافة إلى تطویر معمل افتراضی فی مجال الارصاد الجویة, ولقد تقبل الطلاب المعمل الافتراضی واستمتعوا بالمعمل به وأدى إلى کفاءة عالیة فی عملیة التعلیم. (Jensen,N.,et al.,2014,2148-2153)[18]

خامساً-معملالإشعاعالعلاجی الافتراضی :The Virtual Radiopharmacy Laboratory

وهو محاکاة ثلاثیة البعد لمعمل الإشعاع Virtual Lab  ویهدف معمل الإشعاع العلاجی إلی تکوین بیئة تعلم معمل الإشعاع العلاجی الافتراضی الحقیقی حیث یکون الطلاب علی هیئة رسوم ثلاثیة البعد، یمکن له أن یقومبالتجربة باستخدام أدوات الإشعاع العلاجی الافتراضیة بتنفیذ نماذج تعلیمیة محددة. ویهدف هذا المعمل إلی عمل تجارب معلمیه افتراضیة فی مجال الإشعاع العلاجی لتکوین بیئة افتراضیة تساعد الطلاب والمجتمع المحلی فی جمیع أنحاء العالم فی مجال الإشعاع النووی .

الخلاصة

مما سبق یتضح تعدد الاتجاهات التی استخدمت المعمل الافتراضی سواء فی تدریس الکیمیاء أو الفیزیاء أو الأحیاء أو مواد أخرى, وإما أن یکون المعمل الافتراضی على المواد العملیة فی المدارس الصناعیة, وقد یکون المعمل الافتراضی بمفرده أو بجوار التدریب التقلیدی, وقد ثبت فاعلیة المعمل الافتراضی فی تنمیة التحصیل المعرفی, وتنمیة المهارات العملیة فی إجراء التجارب, وتنمیة مهارات التفکیر, وتنمیة الاتجاهات الایجابیة نحو استخدام المعمل الافتراضی, وإجراء التجارب افتراضیاً, کما ساعد على تحویل المفاهیم المجردة إلى مفاهیم شبه محسوسة, وکذلک لتصویر العملیات التی صعب تصویرها والتی قد تعرض المتعلمین للخطر وکذلک التدریبات العملیة التی بها خطورة علی المتعلمین لذلک اصبحت المعامل الافتراضیة ضرورة مهما ذادت تکلیفها فهی لا تعادل المخاطر التی یمکن ان تتعرض لها الطلاب فی التدریبات العملیة.