شبیه سازی علوم، ابزارهای مورد استفاده، تاثیر شبیه سازی در آموزش

شبیه سازی چیست؟

 

شبیه سازی ها (Simulations)، بازنمایی و تقلید موقعیت ها یا فرایندها با استفاده از چیزی مشابه است. شبیه‌سازی در بسیاری زمینه ‌ها از جمله مدل ‌سازی سامانه ‌های طبیعی و انسانی، برای فهمیدن در مورد نحوه کارشان، به کار می‌رود. موارد دیگر شامل شبیه ‌سازی فناوری هایی است که برای بهینه‌ سازی عملکرد، مهندسی ایمنی، آزمایش، آموزش و مهارت ‌آموزی‌ کاربرد دارد. از شبیه ‌سازی می‌توان برای نشان‌ دادن تأثیرات و عواقب نهایی شرایطی  استفاده کرد که در حالت معمول نسبت به آن آگاهی نداریم یا آزمون و خطای آن شرایط هزینه بر است.

شبیه سازی ها می توانند ابزاری با ارزش در کلاس علوم باشند. آنها می توانند مفاهیم و موقعیت های علمی را مثال بزنند و از این طریق به دانش آموزان و دانشجویان اجازه می دهند ماهیت چیزها را کشف کنند. مواردی مانند هزینه، ایمنی، دامنه، زمان و مقیاس را می توان با استفاده از یک شبیه سازی علمی مرتفع کرد.

تاریخچه و روند توسعه شبیه سازی ها

 

استفاده از مولاژ برای شبیه سازیشبیه سازی بازی های رایانه ای

 

معلمان سالها در قالب آزمایش های علمی و استفاده از شبیه سازی های غیر رایانه ای در کلا سهای درس خود استفاده می کردند. سالها پیش از معرفی رایانه به مدارس، معلمان سعی داشتند فعالیتهایی ایجاد کنند که بتواند به دانش آموزان نشان دهد که موقعیت های مختلف چگونه در شرایط واقعی زندگی کار می کنند، بدون اینکه واقعا در آن شرایط قرار گیرند. البته گاهی این شبیه سازی ها بسیار گران یا خطرناک بود یا مقیاس و چارچوب زمانی بیش از حد گسترده بود. در نتیجه، این موقعیت ها را با استفاده از مواد و لوازم جانبی دست ساز مجددا طراحی و مدل سازی کردند. این فعالیت ها نه تنها در صورت ایجاد محیط یادگیری برای معلمان علوم مفید است بلکه ضروری است. چراکه روند تدریس به سادگی و با بیان تئوری به دانش آموزان در مورد یک نظریه علمی،  ناکافی است.

بعد از گسترش استفاده از رایانه ها، تکنولوژی کم کم وارد تمام جوانب زندگی حتی زندگی تحصیلی و کاری انسان ها شد. ترکیب کامپیوترها در طراحی و ایجاد شبیه سازی ها در آموزش علوم مفید بوده است. شبیه سازی های رایانه ای به دانش آموزان اجازه می دهد موقعیت هایی را ایجاد کنند که به طور عادی قادر به دیدن آنها نیستند. آنها می توانند آزمایشات را فورا تکرار کرده و به سرعت متغیرها را تغییر دهند تا اثرات تغییر را درک کنند. یک کامپیوتر آزمایش های مکرر یک آزمایش را با سهولت در مدت زمان محدود امکان پذیر می کند، بازخورد فوری را ارائه می دهد، به مشاهدات همزمان از نمایش های گرافیکی اجازه می دهد و یک محیط انعطاف پذیر را ارائه می دهد که دانش آموزان را قادر می سازد تا با برنامه های خودشان پیش روند.

درواقع شبیه سازی رایانه با استفاده از یک برنامه رایانه ای دنیای واقعی را نشان می دهد. پیچیدگی و تنوع شبیه سازی های رایانه ای در زمینه علوم به سرعت در حال افزایش است.

انواع شبیه سازی ها

 

اینکه گفته می شود شبیه سازی امروزه در تمام جوانب زندگی بشر نفوذ کرده است، سخن گزاف و دروغی نیست. انسان امروز تحت تاثیر تکنولوژی زندگی می کند و از فناوری های رو به پیشرفت در تمام کارهای روزانه خود بهره می برد. تکنولوژی هایی که مرتبا در حال تغییر هستند.

 

شبیه سازی برای آموزش رانندگیترسیم شکل انسانهای اولیه

 

از علوم و فنون سخت مهندسی گرفته تا پزشکی و داروسازی، از زمین شناسی و شبیه سازی موقعیت های مختلف تا هوافضا و سفر به سیارات و ستارهای دیگر، همه و همه از شبیه سازی استفاده می کنند. شبیه سازی رانندگی و دوچرخه سواری، شبیه‌سازی شرایط مرگ برای کاهش حس ترس و نیستی ناشی از مرگ، شبیه سازی احساس تغییرات دما، شبیه سازی علوم پزشکی در زمینه نشان دادن مراحل ام.آر.آی برای کاهش ترس کودکان از انجام آن،شبیه سازی برای ترسیم شکل انسانهای اولیه کره زمین، شبیه سازی برای کاهش استرس بیماران تحت شیمی درمانی، شبیه سازی هایی که برای نشان دادن اماکن تاریخی ایجاد شده که امکان بازدید از آن برای همه فراهم نیست یا به دلایل امنیتی امکان تماشای آن به صورت واقعی و فیزیکی وجود ندارد مانند موزه ها و…

به طور کلی انواع شبیه سازی را می توان در موارد زیر نام برد:

انواع شبیه سازی :

  • شبیه سازی های فیزیکی
  • شبیه سازی در آموزش
  • شبیه سازی های پزشکی
  • شبیه سازی های پرواز
  • شبیه سازی های بازی گونه (بازی های شبیه سازی)
  • شبیه سازی مهندسی
  • شبیه سازی کامپیوتری
  • شییه سازی در علم رایانه
  • شبیه سازی در تعلیم و تربیت

شبیه سازی در آموزش

 

قصد ما از نوشتن این مطلب بیشتر پرداختن به شبیه سازی در آموزش و تاثیر شبیه سازی در آموزش است. همانطور که گفته شد تا سالها از شبیه سازی های دستی و آزمایش ها برای یادگیری بهتر دانش آموزان و دانشجویان در مراکز علمی استفاده می شد. شبیه سازی هایی که با ورود کامپیوتر سمت و سوی فناوری و ساختار هوشمندانه ای به خود گرفتند.

امروزه دیگر آموزش بدون استفاده از ابزارها و شبیه سازی های علمی پاسخگوی نیاز دانش آموزان و محصلان نیست. تجربیات دانشمندان  و مراکز علمی و آموزشی در مورد استفاده از شبیه سازی در آموزش علوم نشان داده است که امروزه استفاده از شبیه سازی ها می تواند آموزش سنتی را ارتقا بخشیده، باعث بهبود فرآیندهای یادگیری و نتایج مورد دلخواه معلمان و اساتید شده و به عنوان جایگزین یا تقویت دستورالعمل آموزش های سنتی مورد استفاده قرار گیرد.

از سوی دیگر، بعضی از فعالیت های آموزشی خاص که بسیار مفید نیز هستند را نمی توان مستقیما در کلاس درس اجرا کرد یا به نمایش گذاشت، چرا که دارای معایبی از قبیل گرانی، خطرناکی، زمان بر بودن، یا غیر ممکن بودن هستند . می توان این فعالیت های آموزشی را به طرق ارزان، ایمن، اخلاقی و کافی در محیطی عملی شبیه سازی نماید. در این مورد می توان از ابزارهای شبیه ساز آموزشی مانند آسمان نماها و یا عینک های واقعیت مجازی VR نام برد.

 

رایانه ها و شبیه سازها:

 

نرم افزار های آموزشی موجود را می توان به سه دسته تقسیم کرد :

الف. بازی هایی هایی که الهام گرفته از بازی های خیالی هستند .

ب. شبیه سازی های بازی گونه ای که محتوای مربوط به برنامه درسی را به طور حاشیه ای شامل می شوند .

ج. شبیه سازی هایی که برای تحقق مقاصد آموزشی تدوین شده اند.

 

عینک واقعیت مجازی، VR

عینک vrاستفاده از عینک vrدر آموزش

 

استفاده از عینک واقعیت مجازی یا (Virtual Reality) امروز بسیار کاربرد دارد. ارزانترین و کم خطر ترین راه برای لمس کردن تجربیاتی که دیگر انسان‌ها به آن دست یافته‌اند یا دست پیداکردن به آن ساده نیست، مجازی سازی یک واقعیت است. این تکنولوژی باعث صرفه‌جویی در منابع انسانی، مالی و زمانی می‌شود. عینک های VR در امر آموزش نیز ورود پیدا کرده و توانسته دانش آموزان را با واقعیاتی از علوم مختلف آشنا سازد.

به عنوان مثال از این عینک های واقعیت مجازی برای شبیه سازی و نمایش فضا، آسمان، کهکشان ها یا داخل بدن انسان، درون رگ ها و ساختار بدن انسان استفاده می شود تا دانش آموزان در کنار مطالب کتب درسی، درک بهتری از واقعیات پیرامون خود داشته باشند و یادگیری بهتری را تجربه نمایند.

 

آسمان نما

 

ابزار شبیه ساز دیگری که در حوزه آموزش کاربرد وسیعی پیدا کرده و خوشبختانه چندسالی است که در کشور ما نیز جایگاه خود را کم و بیش به دست آورده است، آسمان نما است. آسمان نماها چه به صورت بنای ثابت چه به صورت پورتال و دیجیتال متحرک ابزار بسیار مناسبی برای شبیه سازی علوم مختلف و آموزش آن ها به دانش آموزان است.

اجرای آسمان نمای سیار شباهنگ2آسمان نما، نمایش عظمت خداوند

در آسمان نماها که به صورت گنبدی شکل هستند، مخاطبین زیر سقف گنبد نشسته و با کمک دستگاه های رایانه ای شبیه ساز تعبیه شده برای آن به تماشای شبیه سازی موضوع مورد نظر می نشینند. به عنوان مثال پلنتاریوم یا آسمان نما که از آن به عنوان افلاک نما نیز نام برده می شود، برای به تصویر کشیدن عظمت هستی و کیهان بسیار کاربردی است. دانش آموزان در محیط آسمان نما به نمایش سه بعدی از وقایعی می نشینند که در واقعیت وجود دارند اما امکان نشان دادن آن ها به صورت واقعی وجود ندارد. مانند شبیه سازی فضا و کیهان، ستاره ها و سیارات یا شبیه سازی آناتومی بدن و یا حتی شبیه سازی انقراض دایناسورها و دوره های مختلف زمین شناسی.

در نهایت باید گفت شبیه سازی به صورت علمی می تواند در امر آموزش تسهیل کننده و حتی پیش برنده باشد و کمک کند تا نسلی کنجکاوتر، آگاهتر و با انگیزه تر را برای دستیابی به موفقیت های روزافزون علمی و اقتصادی پرورش دهیم.

برگرفته از http://etec.ctlt.ubc.ca

 

اگر میخواهید درمورد آسمان نمای سیار بیشتر بدانید پیشنهاد می کنیم مطلب ویژگی ها و مزایای آسمان نمای دیجیتال متحرک را بخوانید!

 

 

ممکن است شما دوست داشته باشید

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.