دراسة التحديات ومنظور التصميم الذي يؤثر على تعلم الحوسبة المادية والتعليم الرقمي

الملخص

إنه من المتوقع أن يؤدي التحول المادي في التصميم التفاعلي وتنامي استخدام إنترنت الأشياء إلى زيادة الطلب على أجهزة الحوسبة والتجارب والخبرات خلال السنوات المقبلة. وقد ناقشت الأبحاث السابقة أن تصميم وتطوير الحوسبة الماديةيتطلبان مجموعة متنوعة من المهارات بما في ذلك التصميم المادي والإلكترونيات والمنطق الحسابي والبرمجة والتعاون الإلكتروني. حيث أن الاتجاهات الحديثة في تعليم الحوسبة (على سبيل المثال، المبادرات التي تهدف إلى تشجيع التفاعل مع موضوعات علوم الحاسوب في أعمار صغيرة) لديها القدرة على جعل المدارس موقعا واعدا ومميزا في تطوير مهارات الحوسبة المادية. ومع ذلك، فإننا نتوقع أن يقدم تدريس وتعليم الحوسبة المادية مجموعة من التحديات الفريدة التي لا تعالجها البرامج التي تركز في المقام الأول على مواضيع الحوسبة وبرمجة الحاسوب وحدها. وفي هذا الصدد، فإننا نعرض دراسة تستطلع مدى وطبيعة تدريس الحوسبة المادية في إطار برنامج مميز لتعليم الحوسبة: مبادرة الحوسبة المدرسية في المملكة المتحدة. وقد اشتملت الدراسة على استبيان تم توزيعه على المعلمين وكذلك متابعة المقابلات مع مجموعة مختارة من المشاركين. حيث تشير النتائج التي توصلنا إليها إلى أن مفاهيم الحوسبة المادية لا تُدرس عادة في المدارس على الرغم من انتشار أدوات الحوسبة المادية

الكلمات الدالة 

الحوسبة المادية؛ التعلم من خلال التطبيق؛ الألعاب؛ الحوسبة المدرسية؛ الدوائر الكهربائية

وهذه نسخة من الدراسة كاملة والتي تم نشرها في أحد دور النشر الأكاديمية المعتمدة من قبل جامعة الملك عبد العزيز

والدراسة موجودة على هذا الرابط

الحوسبة المادية

وهنا في المقاطع أدناه يتم تطبيق نظرية التصنيع أو البناء بالطريقة الصحيحة حيث ان هذة المقاطع جمعت علوم الحاسب وعلوم هندسة الكهرباء لتمكين المتعلم من انشاء اعمال فنية، هندسية او علمية تطبيقة مع مجموعات من الاشخاص. وفي هذة المقاطع يتم شرح كيفية عمل الرقائق الالكترونية، الخلايا الضوئية، الكهرباء والمكونات، تركيب روبوتات، البرمجة بلغة بايثون وسي، استعمال الاردوينو، مايكروبت وكذلك الرازبري باي

اتبعت هذة المقاطع بعض نظريات التعليم القديمة اللتي تهتم بان التعليم لايجب ان يكون بالتلقين وبذلك يستمع المتعلم دون ان يشارك رأيه أو يتم تشكيل محتوى التعليم بناء على رغبة المتعلم. تحدث جون ديوي وبياجيه عن التعليم بواسطة اللعب في أماكن عشوئيه  ذاكرين ان الروتينية في ترتيب الماصات في الفصل يجعل نسبة التعلم ضئيلة. أكد ديوي ان دور الاستاذ والمعلم هو فقط التوجيه وتوفير المواد وعلى المتعلم الاستكشاف ومحاولة حل المشكلات. أضاف بياجيه الى هذا انه يجب اضافة الحركة المستمرة للمتعلم اثناء التعلم مما يمكن المتعلم من استخدام جميع حواسه وكذلك أعضاءه فالتعلم بالسمع وحدة لايكفي وخاصة مع تطور التقنيات في هذا الزمن. بالتأكيد ان السمع هو اول حاسة يستخدمها الطفل للتعلم، ولكن مع تواجد الشاشات الصغيرة واستخدامها الدائم، يصبح التعلم المرئي من اهم الوسائط التعليمية.  ثم بعد ذلك قام العالم سيمورت بيبرت بتطوير هذة النظريات التعليمة ليطبق نظريته المشهورة المسماه بنظرية التصنيع أو البناء وتشمل هذة الاخيرة استعمال الحاسب الآلي وان على المتعلم ان يتعلم كيف يفكر مثل الآلة. تحث هذة النظرية يتم تعلم التركيب والرياضيات والهندسة الجيومترية في العالم الحقيقي وليس الافتراضي باستخدام الحاسب الآلي. قام بيبرت بابتكار لغة البرمجة اللوجو اللتي تقوم بدورها بتحريك سلحفاه آلية تقوم ببعض الرسوم الهندسية وكان الهدف من هذا البحث هو معرفة نسبة التعلم لدى الأطفال عن استخدام هذة النظرية التي بدورها أيضا تحث على العمل في جماعات وتنمي روح العمل الجماعي