برامج المحاكاة والنمذجة

برامج التعلم الخصوصي

برامج التدريب والممارسة:

خامساً: برامج المحاكاة والنمذجة:

المحاكاة هي برامج كمبيوتر تحاكى مواقف أو أحداث أو ظاهرات أو أشياء او تجارب حقيقية تتيح الفرصة للمتعلم لكي يطبق ما تعلمه، ويتصرف كما يتصرف في مواقف الحياة الحقيقية، ولكن في بيئة آمنة وسهلة واقتصادية كما هو الحال في محاكاة مواقف اجتماعية، أو قيادة السيارات والانشطار النووي والتجارب العملية والمعملية والعمليات الجراحية وعمليات البيع والشراء وادارة الأعمال واتخاذ القرارات الاقتصادية والادارية .. الخ.

وتعرض هذه البرامج مشهداً لمواقف نموذج يحاكي ظاهرة أو موقف من مواقف الحياة، ثم تعرض مشكلة تتطلب من المتعلمين استخدام هذا النموذج في اكتشاف الحل،  كما تتطلب منهم التخمين أو التفكير الحدسي في اتخاذ القرارات وبناء نماذجهم الخاصة للطاهرة وحل المشكلة مثل اكتشاف القياسات وا لمسيطرات والأدوات والمعلومات وعليه أن يلاحظ ويحلل ويستنتج ويجرب، يخطئ ثم يعيد المحاولة حتى يكتشف الحل المناسب دون خطورة تكلفة وفي كل مرة يقدم له التعزيز والرجع الفوري وبطريقة مناسبة.

سادساً: الألعاب التعليمية:

اللعبة التعليمية هي نشاط تنافسي محكم بقواعد معينة بين فردين أو فريقين يلعبان بشكل متزامن أو متتابع باستخدام الكمبيوتر، أو بين المتعلم والبرنامج نفسه جهاز الكمبيوتر وتتطلب أن يستجيب لها المتعلم استجابة صحيحة وموقوتة لتحقيق أهداف تعليمية معينة وتستخدم بكثرة في موضوعات الرياضيات والتهجي لدى تلاميذ الصفوف الأولى كما يمكن استخدامها في جميع المقررات الدراسية لجميع المستويات التعليمية

وتتضمن معظم الالعاب صوراً ورسوماً ثابتة ومتحركة وصوتاً مثل لعبة حرب النجوم أو معركة بحرية ويجب التمييز بين هدف اللعبة وهو المكسب وبين هدفها التعليمي وهو تعلم مهارة أو التدريب عليها وهناك بعضها الالعاب التي تحاكى ومواقف الحياة الحقيقة، ومثل هذه الالعاب ومثل هذه الالعاب تخلق سيناريوهات يأخذ فيها المتعلم دور المكتشف او المخبر لانجاز المهمة وهذه تسمى الالعاب محاكاة وتتضمن الالعاب تعليماً صريحاً أو ضمنياً حيث تشتمل على عروض معلومات وأمثلة من المحتوى، يحتاجها المتعلم في أداء المهم، وتكون تلك الأمثلة والعروض تحت تحكم التعلم.

وتعد الالعاب من استراتيجيات الشيقة التي تزيد الدافعية لدى المتعلم، وتعمل على سرعة التعلم ولكن ليس من السهل ابتكارها اذ تحتاج إلى افكار جديدة لألعاب أصيلة تناسب الأهداف التعليمية.

سابعاً: الاكتشاف وحل المشكلات:

وعلى العكس من التدريب والممارسة التي تهدف الى التدريب الاصم، فإن استراتيجية الاكتشاف وحل المشكلات تهدف إلى تعميق الفهم وتنمية التفكير الاستقرائي والابتكاري وحل المشكلات حيث تقدم للمتعلم مشكلات يقوم بحلها بنفسه فيحدد المشكلة ويجمع البيانات والمعلومات المخزنة في الكمبيوتر بطريقة متفرعة حول المشكلة ثم يفترض مجموعة من البدائل لحل المشكلة ويختبر صحة هذه البدائل ثم يتوصل على البدائل او الحل الصحيح ومن ثم فإن المتعلم يقوم باكتشاف الحل بنفسه عن طريق التفكير الاستقرائي في حل المشكلات وهذه الاستراتيجية تشبه استراتيجية التعلم المعلمي.

كما تشبه استراتيجية التعلم في مواقف الحياة الحقيقة خارج الفصول وقد تكون المشكلة مشكلة رياضة أو علمية أو اجتماعية أو في أي مجال آخر.

ثامناً: الحوار التعليمي:

وهي برنامج كمبيوتر يسمح للمتعلم بإجراء حوار تفاعلي مباشر معه، فيطرح اسئلة يجيب عنها الكمبيوتر، كما يطرح الكمبيوتر أسئلة يجب عنها المتعلم وتحتاج هذه الاستراتيجية إلى امكانيات عالية في البرمجة ، تعتمد على الذكاء الاصطناعي وتضع في الاعتبار جميع الاسئلة والاجابات المتوقعة وغير المتوقعة من المتعلمين وتقديم التعزيز والرجع المناسبين لكل اجابة محتملة.

تاسعاً : النظم الخبيرة:

الخبير هو الشخص الذي لديه فهم كامل للمشكلة ويملك الخبرة التي تمكنه من بناء المهارات التي تساعد في حل المشكلة بكفاءة وفاعلية والنظام الخبير هو برنامج كمبيوتر يحتوي على خبرة الانسان فهو مصمم لكي ينمذج القدرة على حل المشكلات لدى الانسان الخبير و اصدار الحكم وقواعد الاستنتاج، وتقديم النصائح والحلول المناسبة للمشكلات. وهو يحاول تقليد الانسان ومحاكاة تفكيره وا لطرائق التي يستخدمها في التوصل الى حلول لمسائل معينة ومن ثم فالنظم الخبيرة هي أهم فروع الذكاء الاصطناعي وأكثرها تطوراً وهذه النظم تساعد المتعلمين الاقل خبرة في حل المشكلات عن طريق تزويدهم بالخبرات اللازمة لها كما تساعد على سهولة نقل المشكلات ، عن طريق تزويدهم بالخبرات اللازمة لها كما تساعد على سهولة نقل التعلم بطريقة تفاعلية من خلال التجربة والتعلم الذاتي ويتمثل دور المعلم هنا في عملية التوجيه ومساعدة المتعلم في التفاعل مع النظام.

ويتكون النظام الخبير من ستة مكونات كما هي موضحة بالشكل (40)

1- قاعدة بيانات المجال:

وتشمل على هيكل البيانات الذي يتضمن الحقائق و النظريات والمعرفة الخاصة بمجال معين وتمثل هذه القاعدة المستوى الأول (الخام) من المعرفة كما تعد هي الذاكرة الدائمة للنظام.

3- قاعدة المعرفة:

وتشمل على الصيغ والقوالب والقواعد الانتاجية التي على أساسها يتعامل المستخدم مع قاعدة بيانات المجال ولذلك فهي تشتمل على قواعد فوقية تمثل مستوى أعلى للمعرفة يعمل على تنظيم المستوى الأول الموجود في قاعدة بيانات المجال.

آلية الاستنتاج:

وهي مفسر القواعد وتقوم بادارة النظام ومعالجة القواعد الموجودة في قاعدة المعرفة حسب استراتيجية معينة وتعمل في الغالب على أساس استراتيجيتين هما استراتيجية التسلسل التقدمي واستراتيجية التسلسل القهقري وتستخدم استراتيجية التسلسل التقدمي عندما تكون الحقائق والمعلومات المطلوبة متاحة من البداية أي يتم الاستنتاج على أساس الحقائق المحددة الموجودة في قاعدة المعرفة، حيث يبحث فيها عن القواعد التي لها نفس الخصائص المعروفة لديه، ثم يقدم الاستنتاج للمستخدم. أما التسلسل القهقري فتعرض استنتاجات معينة أولاً، ثم يقوم بالبحث عن الحقائق لاختبار صحة هذه الاستنتاجات ثم تقوم آلية الاستنتاج بتخزين الحلول والمعلومات ا لجديدة، وكل التدخلات التي يرسمها النظام في الذاكرة المؤقتة الشغالة.

4- الذاكرة المؤقتة الشغالة:

وتقوم بالتخزين المؤقت لكل التدخلات التي يرسمها النظام وتشمل المعالجات والحلول الأولية والنتائج أثناء التشغيل ما لم تستدعي تعليمات خاصة من الذاكرة الدائمة الموجودة في قاعدة بيانات المجال والذي يتحكم في تغيير المعلومات بالذاكرة هو آلية الاستنتاج.

5- واجهة الاستخدام:

وهي الوسيلة التي تصل المستخدم في النظام الخبير، وتسمح له بالتفاعل معه بيسر وسهولة وتشتمل على قوائم تشغيل النظام والتعامل مع نوافذه ومعالجة الملفات وتخزينها وينبغي أن تصمم الواجهة بطريقة بسيطة وسهلة الاستخدام.

6- آلية الشرح والتوضيح:

وهذه تقوم بشرح وتوضيح عملية التفكير وطرائق الحل، وعرض الاستدلالات التي يقوم بها النظام الخبير للتوصل إلى الحلول وتفسير كيف توصل إليها.

وتعد النظم الخبيرة وسائط فعالة لتخزين ومعالجة الكم الهائل من المعرفة النظرية والخبرات التجريبية لمساعدةا لطلاب في فهم القواعد والمبادئ والنظريات، واستخدامها، حيث يتعلم الطالب بالممارسة مما يساعد على رفع مستوى التعلم والتعلم لدى المعلم والمتعلم وتستخدم هذه النظم عادة لتحل محل الانسان الخبير في المهمات الروتينية أو عندما يتقاعد الخبير الانسان أو يترك عمله أو يكون مكلفاً فمثلاً يمكن أن تحل النظم الخبيرة مشكلة الارشاد الاكاديمي والتي تتمثل في زيادة عدد الطلاب وقلة عدد المرشدين، حيث أمكن تصميم نظم خبيرة بديلة تساعد المرشدين البشر، واثبت البحث فاعليتها في تقديم النصح والمشورة للطلاب في عشر دقائق بدون أي تدخل من المرشد الانسان كما يمكن استخدامها في تزويد الطلاب بالمهارات اللازمة في تكنلوجيا المعلومات، لمساعدتهم على مواجهة المشكلات أثناء الممارسات العملية وكذلك استخدامها في التصميم والتطوير التعليمي أو الهندسي كما هو الحال في الهندسة المدنية مثلاً لمساعدة الطلاب في تحليل وتصميم البناء المطور كما هو موضح في واجهة استخدام نظام خبير (شكل 41) لتعليم الطلاب كيفية تحليل المباني الخراسانية وتصميمها لمقاومة الزلازل.

واثبتت البحوث أيضاً فاعلية النظم الخبيرة في مساعدة المعلمين والاطباء على اتخاذ القرارات الخاصة بتبني نظم الاتصال التبادلي مع الاطفال المعاقين تقوم على اساس التشخيص ثم تقديم التوصيات وفيما مضى كانت هذه النظم تتطلب لغة برمجة مثل PROLOG,LSP.,1998 والآن تطورت البرامج واصبح بالإمكان اعدادها بدون الحاجة إلى مبرمجين.