اختبار القدرة على التصور البصرى المكانى

 

Iـ ملخص البحث .

مقدمة.

تعد مهارة تصور أشكال المركبات الكيميائية من حيث: تخيل دوران المركبات الكيميائية وانعكاسها حول المحاور والمستويات الكارتيزية، ورسم الشكل الفراغى للمركب الكيميائى، والتفرقة بين الأيزومرات من المهارات الأساسية المطلوبة لدارس الكيمياء؛ لما يترتب عليها من فهم عديد من المفاهيم الكيميائية. وبالرغم من هذه الأهمية فإن الطلاب يواجهون بصعوبات عند تعلم هذه المهارات وأدائها، وقد ترتبط هذه الصعوبات بطريقة تدريس وتدريب الطلاب على هذه المهارات، كما قد ترتبط أيضاً بقدرة الطلاب على التصور البصرى المكانى.

ومن ثم فقد هدف هذا البحث إلى تقصى فاعلية تدريس الكيمياء الفراغية بكل من النماذج المحسة ونماذج المحاكاة بالكمبيوتر، والقدرة على التصور البصرى المكانى فى تنمية تصور الطلاب المعلمين أشكال المركبات الكيميائية كمهارة كلية تتكون من ثلاث مهارات فرعية، وهى: مهارة تخيل دوران المركبات الكيميائية وانعكاسها حول المحاور والمستويات الكارتيزية، ومهارة رسم الشكل الفراغى للمركبات الكيميائية، ومهارة التفرقة بين الأيزومرات الفراغية. وهدف أيضاً إلى تحديد ما إذا كان ثمة تفاعل دال إحصائياً بين طرق التدريس موضع البحث، والقدرة على التصور البصرى المكانى فى تنمية المهارة الكلية والمهارات الفرعية المكونة لها .

أسئلة البحث.

                تقصى البحث الإجابة عن الأسئلة التالية:

1-ما فاعلية التدريس بالنماذج المحسة ونماذج المحاكاة بالكمبيوتر فى تنمية تصور طلاب الفرقـة الثالثة ـ شعبة الطبيعة والكيمياء ـ أشكال المركبات الكيميائية؟

                أ-ما فاعلية التدريس بالنماذج المحسة ونماذج المحاكاة بالكمبيوتر فى تنمية تخيل طـلاب الفرقة الثالثة ـ شعبة الطبيعة والكيمياء ـ دوران المركبات الكيميائية وانعكاســها ؟

                ب-ما فاعلية التدريس بالنماذج المحسة ونماذج المحاكاة بالكمبيوتر فى تنمية مـهـارة

        طلاب الفرقة الثالثة ـ شعبة الطبيعة والكيمياء ـ فى رسم الشكل الفراغى للمـركـب

        الكيميائى؟

       ج-ما فاعلية التدريس بالنماذج المحسة ونماذج المحاكاة بالكمبيوتر فى تنمية مهــارة

       طلاب  الفرقة الثالثة ـ شعبة الطبيعة والكيمياء ـ فى التفرقة بين الأيزومرات؟ 

2-ما أثر القدرة على التصور البصرى المكانى فى تصور طلاب الفرقة الثالثة ـ شعبة الطبيعة  

    والكيمياء ـ أشكال المركبات الكيميائية؟

أ-ما أثر القدرة على التصور البصرى المكانى فى تخيل طلاب الفرقة الثالثة ـ شعـبـة الطبيعة والكيمياء ـ دوران المركبات الكيميائية وانعكاسها؟

        ب-ما أثر القدرة على التصور البصرى المكانى فى مهارة طلاب الفرقة الثالـثــة ـ

        شعـبة الطبيعة والكيمياء ـ فى رسم الشكل الفراغى للمركب الكيميائى؟

                ج-ما أثر القدرة على التصور البصرى المكانى فى مهارة طلاب الفرقة الثالثة ـ شعبــة الطبيعة والكيمياء ـ فى التفرقة بين الأيزومرات؟ 

3-ما أثر التفاعل بين القدرة على التصور البصرى المكانى، وطرق التدريس موضع البحث فى تنمية تصور طلاب الفرقة الثالثة ـ شعبة الطبيعة والكيمياء ـ أشكال المركبات الكيميائية؟

        أ-ما أثر التفاعل بين القدرة على التصور البصرى المكانى، وطرق التدريس موضــع

        البحث فى  تنمية تخيل طلاب الفرقة الثالثة ـ شعبة الطبيعة والكيميـــاء ـ دوران

        المركبات  الكيميائية وانعكاسها؟

       ب-ما أثر التفاعل بين القدرة على التصور البصرى المكانى، وطرق التدريس موضـع

       البحـث فى تنمية مهارة طلاب الفرقة الثالثة ـ شعبة الطبيعة والكيمياء ـ فى رســم

       الشـكل  الفراغى للمركب الكيميائى؟

       ج-ما أثر التفاعل بين القدرة على التصور البصرى المكانى، وطرق التدريس موضـع

       البحـث فى تنمية مهارة طلاب الفرقة الثالثة ـ شعبة الطبيعة والكيمياء ـ فى التفرقـة

       بـيــن الأيزومرات؟

                وتقصى البحث أيضًا الإجابة عن السؤالين الكيفيين التاليين:

1-ما ملامح أداء الطلاب المشاركين فى البحث فى مهارة تصور أشكال المركبات الكيميائية ؟

2-ما انعكاس تصور الطلاب أشكال المركبات الكيميائية فى تعلم الكيمياء وتـعـليـمـهـا ؟

  فروض البحث.  

اختبرت صحة الفروض التالية:  

1-لا توجد فروق ذات دلالة إحصائية  بين الطلاب الذين يدرسون بالنماذج المحسة ونماذج المحاكاة بالكمبيوتر والطلاب الذين يدرسون بالطريقة التقليدية فى تصور أشكال المركبات الكيميائية.

   أ-لا توجد فروق ذات دلالة إحصائية بين الطلاب الذين يدرسون بالنماذج          المحسة ونماذج المحاكاة بالكمبيوتر والطلاب الذين يدرسون بالطريـقـة التقليدية فى تخيل دوران المركبات الكيميائية وانعكاسها.

       ب-لا توجد فروق ذات دلالة إحصائية بين الطلاب الذين يدرسـون بالنماذج المحســة

       ونماذج المحاكاة بالكمبيوتر ومتوسط درجات الطلاب الذين يدرسـون بالطريقة التقليدية

       فى رسم الشكل الفراغى للمركب الكيميائى.

      ج-لا توجد فروق ذات دلالة إحصائية بين الطلاب الذين يدرسون بالنمـاذج المحســة

      ونماذج المحاكاة بالكمبيوتر والطلاب الذين يدرسون بالطريقة التقليدية فـى التفرقة بين

      الأيزومرات.

2-لا توجد فروق ذات دلالة إحصائية  بين الطلاب مرتفعى القدرة على التصور البصرى المكانى، والطلاب منخفضى القدرة فى تصور أشكال المـركـبـات الكيميائـيـة.

       أ-لا توجد فروق ذات دلالة إحصائية بين الطلاب مرتفعى القـدرة علـى الـتـصـور

       البصرى المكانى، والطلاب منخفضى القدرة فى تخيـل دوران المركبات الكيمـيـائيـة

       وانعكاسها.

       ب-لا توجد فروق ذات دلالة إحصائية بين الطلاب مرتفعى القـدرة على التصـــور

       البصرى المكانى، والطلاب منخفضى القدرة فى رسم الشكـل الفراغى للمـــركـب

       الكيميائى.

       ج-لا توجد فروق ذات دلالة إحصائية بين الطلاب مرتفعى القـدرة علـى التصور البصرى المكانى، والطلاب منخفضى القدرة فـى التفرقة بيـن الأيزومرات.

3-لا يوجد تفاعل دال إحصائياً بين طرق التدريس موضع البحث، والقدرة على التصور البصرى المكانى فى تنمية تصور الطلاب أشكال المركبات الكيميائية.

       أ-لا يوجد تفاعل دال إحصائياً بين طرق التدريس موضع البحث، والقدرة على التصـور

       البصرى المكانى فى تنمية تخيل الطلاب دوران المركبات الكيميائية وانعـكـاسـهـا.

       ب-لا يوجد تفاعل دال إحصائياً بين طرق التدريس موضع البحث، والقدرة على التصور 

        البصرى المكانى فى تنمية مهارة الطلاب فى رسم الشكل الفراغى للمركب الكيميائى.

       ج-لا يوجد تفاعل دال إحصائياً بين طرق التدريس موضع البحث، والقدرة على التصور

        البصرى المكانى فى تنمية مهارة الطلاب فى التفرقة بين الأيزومرات.

عينة البحث وإجراءاته.

                تمثلت عينة البحث فى طلاب الفرقة الثالثة ـ شعبة الطبيعة والكيمياء ـ بكلية التربية بدمنهور للعام الدراسى 2003/2004، وبلغ عددها (64) طالباً وطالبة قسموا إلى مجموعتين بناءً على درجاتهم فى اختبار القدرة على التصور البصرى المكانى ـ من إعداد الباحثة ـ إلى طلاب مرتفعى القدرة على التصور البصرى المكانى وعددهم (40) طالباً وطالبة، وطلاب منخفضى القدرة وعددهم (24) طالباً وطالبة، ثم وزع طلاب كل قسم عشوائياً إلى ثلاث مجموعات تدرس الأولى بالنماذج المحسة وعددها ( 14مرتفعى +8  منخفضى)، والثانية بنماذج المحاكاة بالكمبيوتر وعددها ( 14مرتفعى+8  منخفضى)، أما المجموعة الثالثة فتدرس بالطريقة التقليدية وعددها  (12مرتفعى +8  منخفضى) طبقاً لتصميم(R.B.D.) Factorial experiment achieved as Randomized Block Design. كما اعتمد على أحد التصميمات الكيفية، وهو تصميم دراسة الحالة المفسرة للوصول إلى فهم أعمق للنتائج الكمية.

 

وبعد انتهاء تدريس مفاهيم الكيمياء الفراغية للمجموعات الثلاث والذى استمر لمدة فصل دراسى كامل طبق على جميع الطلاب وفى نفس الوقت اختبار تصور أشكال المركبات الكيميائية  والذى تضمن أسئلة حول مفاهيم الدوران والانعكاس، ورسم أشكال المركبات الكيميائية، والتفرقة بين الأيزومرات. كما طبق أيضاً استبيان استطلاع آراء الطلاب حول تعلم مفاهيم الكيمياء الفراغية.

                وحللت البيانات كمياً وكيفياً. كمياً باستخدام تحليل التباين  للتجربة العامليـــــة (2x3)   Analysis Of Variance For Factorial experiment، مـع استخدام اختبار أقل مدى دال   Least Significant Range ""لدنكان""  Duncan’s Test لتقصى المقارنات البعدية. وكيفياً بالاعتماد على الاستبيان، وتحليل محتوى أداء الطلاب بتكويد البيانات، ثم تطوير الموضوعات الى أقسام، والأقسام الى أنماط وصولاً إلى فهم تفسيرى لنتائج البحث.

                ويوضح شكل (5-1) ملخصاً لمتغيرات البحث وأدواته، وأداءات الطلاب الدالة على نمو مهارتهم فى تصور أشكال المركبات الكيميائية.

شكل (5-1) ملخص لمتغيرات البحث، وكيفية قياسها.

نتائج البحث.           

أسفرت نتائج البحث عما يلى:

1-فاعلية كل من النماذج المحسة ونماذج المحاكاة بالكمبيوتر فى تنمية تصور الطلاب أشكـال المركبات الكيميائية كمهارة كلية، وكذلك فى تنمية المهارات الفرعية الثلاث، وهى: تخيل دوران المركبات الكيميائية وانعكاسها حول المحاور والمستويات الكارتيزية، ورسم الشكل الفراغــى للمركب الكيميائى، والتفرقة بين الأيزومرات؛ حيث كانت طرق التدريس موضع البحث دالــة إحصائياً عند مستوى p<0.01 مقارنة بالطريقة التقليدية.

2-عدم وجود فروق ذات دلالة إحصائية بين النماذج المحسة ونماذج المحاكاة بالكمبيوتر كـمـا أوضح اختبار ""دنكان"" فى تنمية تصور الطلاب أشكال المركبات الكيميائية، وكذلك فى تنميــة المهارات الفرعية الثلاث.

3-عدم وجود دلالة إحصائية  ترجع إلى القدرة على التصور البصرى المكانى فى تصور الطلاب أشكال المركبات الكيميائية، وفى المهارة الفرعية الثالثة والمتمثلة فى التفرقة بين الأيزومرات، إلا أنها كانت دالة إحصائياً فى تخيل الطلاب دوران المركبات الكيميائية وانعكاسها عند مستوى دلالة p<0.05 ، وكانت دالة إحصائياً ـ أيضاً ـ عند مستوى p<0.05 فى  رسم الطـلاب الشكل الفراغى للمركب الكيميائى .

4-لا يوجد تفاعل ذا دلالة إحصائية بين التدريس بالنماذج المحسة ونماذج المحاكاة بالكمبيوتــر والقدرة على التصور البصرى المكانى فى تنمية تصور الطلاب أشكال المركبات الكيميائيـة، وأيضاً فى تنمية المهارات الفرعية الثلاث المكونة للمهارة الكلية. أى أن الطلاب باختــلاف قدرتهم على التصور البصرى المكانى قد استفادوا من طرق التدريس أو أن طرق التدريـس موضع البحث يمكن أن تساعد الطلاب بغض النظر عن مستواهم فى القدرة على التصــور البصرى المكانى فى تنمية مهارة تصور أشكال المركبات الكيميائية وفى تنمية المهــارات الفرعية الثلاث أيضاً.

5-أسفر التحليل الكيفى لإجابات الطلاب على الاستبانة المعدة لاستطلاع أرائهم حول تعلم مفاهيم  الكيمياء الفراغية عن أن تعلم الطلاب مفاهيم الكيمياء الفراغية من خلال النماذج المحسة، ونماذج المحاكاة بالكمبيوتر قد أدى إلى تحسن تصورهم أشكال المركبات الكيميائية وتكوين صورة عقلية صحيحة لها، و تخيل دوران المركبات الكيميائية وانعكاسها، وكذلك رسم الشكل الفراغى للمركب الكيميائى، والقدرة على التنقل بين الشكل ثنائى البعد والشكل ثلاثى البعد المعبر عن المركب الكيميائى، والتفرقة بين المركبات المتشابهة (الأيزومرات).

6-انعكاس تصور أشكال المركبات الكيميائية فى تعلم الكيمياء: حيث كشف التحليل الكيفى لإجابات الطلاب أن دراستهم مفاهيم الكيمياء الفراغية من خلال النماذج المحسة / نماذج المحاكاة بالكمبيوتر قد أدى إلى تعلمهم مفاهيم كيميائية جديدة، مثل: أهمية دراسة أشكال المركبات الكيميائية فى الفراغ، وعلاقة تلك الأشكال بالخواص الفيزيائية والكيميائية للمركبات، ومفهومى الصيغة الجزيئية والشكل الفراغى للمركب الكيميائى والفرق بينهما، ومفاهيم التشابه الفراغى، والهندسى، والضوئى، والمركز الفراغى للمركب، والمركبات الكيرالية وغير الكيرالية، ومفهوم مفاتيح العمق الأربعة، والروابط الكيميائية، وميكانيكيات التفاعلات الكيميائية، والخواص الكيميائية للمركبات.

 7-انعكاس تصور أشكال المركبات الكيميائية فى تعليم الكيمياء: إن دراسة مفاهيم الكيمياء الفراغية وتصور أشكال المركبات الكيميائية قد انعكس فى الأداء التدريسى للطلاب المعلمين فى عدة جوانب، وهى: إن فهم وتصور هذه المفاهيم بشكل صحيح يمكن من النجاح فى تدريسها للطلاب، وأن تعلم هذه المفاهيم قد أسس لديهم خلفية جيدة تساعد على متابعة التعلم فى هذا المجال وفهم ما يتم تعلمه، وكذلك إمكانية الاستفادة من الطريقة التى تم من خلالها تدريس مفاهيم الكيمياء الفراغية فى تدريس مثل هذه المفاهيم، وقد تأكد ذلك أيضاً من خلال متابعة الباحثة  للأداء التدريسى للطلاب المعلمين فى مادة الكيمياء أثناء تنفيذهم لبرنامج التربية العملية.

 -IIتوصيات البحث:

                فى ضوء النتائج التى أسفر عنها البحث، يوصى بما يلى:

1-توجيه اهتمام أكثر للطلاب منخفضى القدرة على التصور البصرى المكانى عند تدريبهم علـى رسم الشكل الفراغى للمركبات الكيميائية وتخيل دوران المركبـات الكيميائيـــة وانعكاســها ليصلوا إلى نفس مستوى زملائهم من الطلاب مرتفعى القدرة.

2-ضرورة الإفادة من أجهزة الكمبيوتر، وتوفير برامج تحاكى المركبات الكيميائية وأجهزة عرض لاستخدامها فى تدريس الكيمياء داخل قاعات الدراسة، مع توفر نماذج محسة و""مجموعـــات كيمياء"" لاستخدامها فى تحسين تعلم متغيرات مماثلة لمتغيرات البحث الحالى.

3-أن يشمل تقييم تعلم الطلاب ما هو أبعد من التحصيل، والتركيز على تقييم مهارات الطلاب أثناء تعلم الكيمياء الفراغية بالاعتماد على اختبارات مثل الاختبارات التى استخدمت فى البحـــث الحالى، مع تدريب الفئات المعاونة لأعضاء هيئة التدريس على تصميم تلك الاختبارات ضـمن برامج تنمية قدراتهم التى تنفذ بكليات التربية بمصر حالياً.

4-التركيز على جمع بيانات من الطلاب أثناء التدريس للتعرف على آرائهم فى هذا التدريـــس وتحسين مساره، وتنويع أنشطته، واستراتيجياته، وسبل تقويمه.

5-تكثيف تدريب الطلاب المعلمين على تخيل دوران المركبات الكيميائية حول محورZ وانعكاسها فى المستوى XY من خلال برامج المحاكاة والواقع الافتراضى المتاحة عبر شبكة الانترنـت. وكذلك عند التعامل مع رسم الشكل الفراغى للمركبات التى تتضمن أكثر من مركز فراغـى أو أكثر من رابطة ثنائية. وأيضاً عند التفرقة بين الأيزومرات التى تحتوى على عدد كبـير مــن المجموعات أو الذرات.

-IIIالبحوث المقترحة:

                امتداداً لما توصل إليه هذا البحث من نتائج، فإنه من الممكن القيام بالدارسات التالية:

1-إجراء بحث حول فاعلية استخدام النماذج المحسة ونماذج المحاكاة بالكمبيوتر فى تدريــــس بعض المفاهيم الكيميائية الأخرى، مثل: أشكال المدارات الذرية، والتهجين، وتركيب الــذرة، وميكانيكيات التفاعلات الكيميائية.

2-إجراء مزيد من البحوث حول العلاقة بين القدرة المكانية وتعلم الكيمياء.

3-إجراء بحث حول استخدام المحاكاة الكمبيوترية فى تدريس مفاهيم علم الفيزياء، مثل: الدوائـر الكهربية، والتيار المتردد، وفيزياء الاتصالات، وغيرها. وعلاقة ذلك بالقدرة المكانية للطلاب.

4-إجراء بحث مماثل فى تدريس مفاهيم علم البيولوجى، مثل: الهندسة الوراثية، وتركيب الحمض النووى، وتركيب البروتينات والإنزيمات وعملها.

5-إجراء بحث حول فاعلية النماذج المحسة والمحاكاة بالكمبيوتر فى تعديل المفاهيم الخطـــأ   

والتصورات البديلة للطلاب حول بعض المفاهيم العلمية المجردة."