عنوان مطالب                                                                                          شماره صفحه

فصل اول

1-1 مقدمه. 15

1-2 بیان مساله. 16

1-3 اهمیت و ضرورت مساله. 18

1-4 فرضیه های تحقیق.. 20

1-5 سوال پژوهش…. 20

1-6 متغیرهای پژوهش…. 20

1-6-1 متغیر مستقل.. 20

1-6-2 متغیر وابسته. 20

1-6-3 متغییر کنترل.. 21

1-7 تعریف  واژه ها 21

1-7-1 آزمایش واقعی.. 21

1-7-2 آزمایش مجازی.. 21

1-7-3 یادگیری.. 22

1-8 خلاصه. 23

فصل دوم

2-1 مقدمه. 25

2-2 یادگیری.. 25

2-2-1 مفهوم یادگیری.. 25

2-2-2 مواضع نظریه پردازان مختلف در مورد یادگیری.. 26

2 – 3 آموزش و یادگیری.. 28

2 – 4 طراحی آموزشی یادگیری توانمندیهای پیچیده 29

2- 5 انواع روش های تدریس: 30

2-5-1 روش های تاریخی.. 30

2-5-2 روش های نوین تدریس…. 31

2-5-3 روش آزمایش…. 31

2-5-4 الگوی جدید پیشنهادی.. 37

2-6 آزمایش واقعی.. 39

2-6-1 مفهوم آزمایش واقعی.. 39

2-6-2 تاریخچه فعالیت های آزمایشگاهی  واقعی.. 39

2-6-3 محاسن استفاده از آزمایشگاه های واقعی.. 41

2-6-4 معایب استفاده از آزمایشگاه های واقعی.. 42

2-7  آزمایش مجازی.. 44

2-7-1 مفهوم آزمایشگاه مجازی.. 44

2-7-2 تاریخچه آزمایشگاه مجازی.. 44

2-7-3 محاسن استفاده از آزمایشگاه های مجازی.. 45

2-8 مواضع نظریه پردازان در مورد انجام آزمایش…. 46

2-9  رابطه انجام فعالیت های آزمایشگاهی با یادگیری.. 47

2-10 پیشینه تحقیق.. 48

فصل سوم

3-1 مقدمه. 53

3-2 روش پژوهش…. 53

3-3 طرح پژوهشی.. 53

3-4 جامعه آماری.. 54

3-5 نمونه آماری.. 54

3-6 ابزار های پژوهش…. 55

3-7 روایی و پایایی ابزارهای پژوهش…. 56

3-8 روش اجرای پژوهش…. 56

3-9 روش تحلیل داده ها 57

3-10  جمع بندی.. 57

 

فصل چهارم

4-1 مقدمه. 59

4-2 یافته های توصیفی.. 59

4-2-1 یافته های توصیفی  پیش آزمون و پس آزمون روش آزمایشگاه مجازی  60

4-2-2 یافته های توصیفی  پیش آزمون و پس آزمون روش آزمایشگاه حقیقی  61

4-3 یافته ها در چهارچوب فرضیات و سوال پژوهش…. 62

4-3-1 بررسی توزیع داده ها 63

4-3-2 بررسی فرضیه های تحقیق.. 64

4-3-2-1  فرضیه اول.. 64

4-3-2-2  فرضیه دوم. 65

4-3-3 بررسی سوال پژوهش…. 66

4-3-3-1  بررسی اثر روش تدریس بر عملکرد دانش آموزان.. 68

4-3-3-2  بررسی همگنی واریانس‌ها : 68

4-3-3-3 بررسی همگنی رگرسیون : 69

4-3-3-4 تحلیل كوورایانس…. 69

فصل پنجم

5-1 مقدمه. 73

5-2 خلاصه پژوهش و بحث… 73

5-3 محدودیت های پژوهش…. 75

5-4 پیشنهادهای پژوهش…. 76

5-4-1 پیشنهادهای مبتنی بر یافته های پژوهش…. 76

5-4-2 پیشنهادهای کاربردی.. 76

5-5 جمع بندی.. 77

فهرست جداول

عنوان مطالب                                                                                        شماره صفحه

جدول 2-1 ماتریس سازوكار یادگیری برپایه پروژه- محوری و حل مسئله  34

جدول 2-2: ویژگی انواع روش‌های آموزش آزمایشگاهی.. 35

جدول 2-3  جمع بندی سطوح پنجگانه و ویژگیهای هر سطح.. 37

جدول 3‑1 مشخصات طرح پژوهشی.. 53

جدول 3-2 مشخصات گروه های پژوهشی.. 55

جدول 4‑1: آماره‌های توصیفی مربوط به روش یادگیری مجازی.. 61

جدول 4‑2: آماره‌های توصیفی مربوط به روش یادگیری حقیقی.. 62

جدول 4-3  بررسی نرمال بودن.. 65

جدول 4-4  آزمون t زوجی روش آزمایشگاه واقعی.. 66

جدول 4-5  آزمون t زوجی روش آزمایشگاه مجازی.. 67

جدول 4-6  آزمون t مستقل روش آزمایشگاه مجازی و حقیقی.. 68

جدول 4-7  آزمون لوین جهت بررسی مفروضه همگنی واریانس…. 69

جدول 4-8  آزمون همگنی ضرایب رگرسیون.. 70

جدول 4-9  آزمون تحلیل كوواریانس…. 71

جدول 4-10  میانگین تعدیل شده 71

 

چکیده

هدف از پژوهش حاضر مقایسه تاثیر آزمایشگاه واقعی و مجازی بر یادگیری درس علوم تجربی بود. جامعه آماری شامل 96 نفر از دانش آموزان پسر پایه هفتم دوره اول متوسطه مدرسه نمونه دولتی شهید چمران شهرستان پیشوا بود و نمونه ها شامل 2 گروه 31 نفری که بصورت تصادفی انتخاب شدند. روش پژوهش، شبه آزمایشی و ابزار پژوهش آزمون محقق ساخته بود. طرح پژوهش بصورت پیش آزمون  پس آزمون بود و برای آموزش گروه مجازی از نرم افزار شبیه سازی شده کروکودیل شیمی و فیزیک استفاده شد. تحلیل داده ها با بهره گرفتن از آمار توصیفی و استنباطی و آزمون تحلیل کوواریانس صورت پذیرفت. نتایج حاکی از آن بود که روش آزمایشگاه مجازی موجب افزایش یادگیری دانش آموزان شده است.

 

کلید واژه ها: آزمایشگاه واقعی، آزمایشگاه مجازی، یادگیری، علوم تجربی، نرم افزار کروکودیل

-1 مقدمه

علوم تجربی یکی از دانشها و معرفتهای بشری است که یافته های آن از روش تجربی به دست می آید و ملاک یا معیار درستی آنها، انطباق داشتن با مشاهدات تجربی است.

هدف از آموزش علوم تجربی، آموزش پدیده هایی است که در زندگی روزانه مشاهده می شود. در همه نظامهای آموزشی جهان، آموزش و یادگیری علوم تجربی از جایگاه ویژه ای برخوردار بوده و تلاش می شود تا همه دانش آموزان، ضمن آشنایی با اصول و مفاهیم علوم تجربی و کسب سواد علمی لازم، آگاهی های لازم برای تبدیل شدن به یک شهروند مطلوب را کسب کنند. دانش آموزان با کسب آگاهی و مهارت لازم در زمینه های مختلف علوم، قادر خواهند بود تا در زندگی خود تصمیمات آگاهانه و منطقی بگیرند. فعالیتهای آزمایشگاهی یکی از ارکان اصلی آموزش علوم تجربی محسوب شده و موجبات رشد دانش علمی، مهارت ها و نگرشهای علمی دانش‌آموران را فراهم می‌سازند. انجام فعالیتهای آزمایشگاهی علاوه بر تثبیت یادگیری و افزایش میزان ماندگاری مفاهیم آموخته شده، سبب تقویت مهارت دست ورزی و کسب لازم می‌گردد که در زندگی روزانه مورد استفاده قرار گرفته و زمینه‌های نوآوری، خلاقیت و تفكر انتقادی را در فراگیران فراهم می‌سازد.

در برنامه درسی کشورهای موفق در آموزش علوم تجربی، استفاده از آزمایشگاه و انجام فعالیت‌های عملی، بخش جدایی ناپذیری از موضوع درسی است و تاکید زیاد بر تحقق اهداف مهارتی و نگرشی سبب شده است تا توجه خاصی به رشد مهارت‌های دست‌ورزی صورت پذیرد   ( بدریان، 1385) .اما برخی مشکلات در انجام آزمایش های حقیقی همچون عدم وجود امکانات لازم در آزمایشگاه، خطرناک بودن بخشی از فعالیت های آزمایشگاهی و موارد دیگر باعث شده اکثر دبیران در انجام آزمایش بصورت واقعی اهتمام لازم را نداشته باشند.

از طرفی پیشرفت های جهانی در فناوری اطلاعات و ارتباطات باعث گسترش وسیع فرصت های یادگیری و دسترسی به منابع تحصیلی و آموزشی شده است. بکارگیری این فناوری های جدید موجب تسریع و تسهیل فراوان در تعلیم و تربیت شده است که آموزش و پرورش نیز از این تحولات مستثنی نبوده است (آلفاسی[1]، 2000 نقل از بختیاری و احمدی، 1386 نقل از رضوانی، 1393). در سال های اخیر آموزش مجازی به عنوان یکی از کاربردهای مهم فناوری های جدید در جهان مطرح گردیده است و پیشرفت های جامعه امروزی در گرو استفاده بهینه از فناوری های آموزشی است چرا که آموزش و یادگیری همیشه تحت تاثیر عوامل گوناگونی اتفاق می افتد که این عوامل به انجام هر چه بهتر یادگیری کمک می کند و آموزش مجازی هم از این قائده جدا نیست(مشتاقی، 1392 نقل از رضوانی، 1393). امروزه شبیه سازی و استفاده از آن، کاربردهای گوناگونی پیدا کرده که یکی از آن ها آزمایشگاه های مجازی هستند که با ایجاد محیطی جذاب و بی خطر می توانند باعث ارتقاء کیفیت آموزش و یادگیری شوند. هرچند لذت تجربه یک موقعیت و تجربه واقعی و همچنین تقویت مهارت دست ورزی را از یادگیرنده سلب می کند.

 

1-2 بیان مساله

هدف از آموزش علوم تجربی،  آموزش پدیده هایی است که در زندگی روزانه مشاهده می شود. در همه نظامهای آموزشی جهان، آموزش و یادگیری علوم تجربی از جایگاه ویژه ای برخوردار بوده و تلاش می شود تا همه دانش آموزان، ضمن آشنایی با اصول و مفاهیم علوم تجربی و کسب سواد علمی لازم، آگاهی های لازم برای یک شهروند مطلوب را کسب کنند.

در ابتدای قرن بیستم رویكرد اثبات گرایی و آموزش با اثبات و فهم مطالب به کمک آزمایش و تجربه تقریباَ با روند ایجاد و رشد تمام رشته ها ی علمی حكم فرما شد. در اوایل قرن گذشته دست اندر كاران آموزش به اهمیت به كار گیری و استفاده از وسایل كمك آموزشی پی بردند و متوجه شدند هر قدر موضوعات علوم پایه عینی و ملموس تر باشد میزان یادگیری بیشتر خواهد شد ( شویک[2]، 1992). بعد از جنگ جهانی اول که نارضایتی بسیاری در علم حاصل شد، معلمین علوم برای تدریس از وسایل آزمایشگاهی و كارگاهی استفاده كردند، این امر باعث شد دانش آموزان علاقه بیشتری از خود نشان دهند و ثمرات استفاده از آزمایشگاه ها در تدریس باعث شد دانش آموختگان با آمادگی بیشتر جذب بازار كار و مؤسسات و كارخانه ها شوند در نتیجه تحول چشم گیری در پیشرفتهای صنعتی در كشورهای غرب ایجاد شد(شویک، 1992). از آن به بعد بود که در برنامه درسی کشورهای موفق در آموزش علوم تجربی، استفاده از آزمایشگاه و انجام فعالیت‌های عملی واقعی، بخش جدایی ناپذیری از موضوع درسی شد و تاکید زیاد بر تحقق اهداف مهارتی و نگرشی سبب شده است تا توجه خاصی به رشد مهارت های دست‌ورزی صورت پذیرد ( بدریان، 1385). از طرفی پیشرفت فناوری بشر امروزی در سده های اخیر سرعت حیرت آوری گرفته و تعلیم و تربیت را به شدت تحت تأثیر قرار داده است. علاوه بر این آموزش و پرورش از این پیشرفت ها در بکارگیری وسایل و روش های جدید بهره جسته است و شکل گیری فناوری آموزشی، میدان جدیدی برای انجام بررسی های علمی پیرامون نحوه به کارگیری وسایل و روش های جدید در امر آموزش ایجاد نموده است و در این راستا آخرین یافته های فناوری در خدمت آموزش در آمده است. نمونه ای از کاربردهای فناوری آموزشی، استفاده از نرم افزارهای آزمایشگاه مجازی می باشد که در سال های اختر رواج و رونق زیادی پیدا کرده است.

شناخت گرایانی همچون آزوبل[3] (1963) و برونر[4] (1960) به استفاده از وسایل دیداری، شنیداری و نمایشی و آزمایشگاهی تاكید می كردند و معتقدند كه با بهره گرفتن از این وسایل میتوان به درجه بالایی از آگاهی و مهارت عملی دست یافت.

الكساندر[5] و سیلور[6] (1981) اظهار می دارند در یک برنامه درسی منظم كه بر مبنای آموزش های عملی استقرار یافته و تداوم یابد می تواند نقشه ای برای هدفهای كلی و جزیی در یک جامعه پیشرفته صنعتی و مترقی باشد. از طرفی این