An innovative project to measure the processing level of students using computer programming

ملخص المشروع: #

يتعامل هذا المشروع الابتكاري مع قضية مهمة تتعلق بمستوى معالجة الطلاب وفهمهم للمعلومات العلمية في المملكة العربية السعودية. نتائج الدراسات الدولية كشفت عن تدني ملحوظ في مستوى تحصيل الطلاب في مواد العلوم والرياضيات. هذا المشروع يهدف إلى تحقيق عدة أهداف، بما في ذلك رفع مستوى معالجة الطلاب وزيادة فهمهم للمعلومات العلمية.

يُقدم المشروع مقياسًا جديدًا يُعرف بـ “مقياس مستوى المعالجة للطلاب باستخدام البرمجة الحاسوبية”، والذي يستند إلى مفاهيم معالجة المعلومات. يتيح هذا المشروع للطلاب الفرصة لتطبيق مهارات البرمجة الحاسوبية في بناء هذا المقياس واختبار مستوى معالجتهم.

المشروع يستند إلى البحوث والنتائج السابقة التي تشير إلى أهمية معالجة المعلومات في تحقيق التعلم الفعّال. يركز المشروع على تنمية مهارات معالجة المعلومات لدى الطلاب وزيادة فهمهم للمفاهيم العلمية.

بناءً على هذا المشروع، يمكن تطوير استراتيجيات تعليمية تستند إلى معالجة المعلومات باستخدام البرمجة الحاسوبية لزيادة تفاعل الطلاب مع المواد العلمية وتحفيزهم على التعلم النشط.

 

مقدمة: #

تُعد معالجة المعلومات أحد الأبعاد الجديدة لتطور الاتجاه المعرفي في نظرته لعملية التعلم؛ إذ تكمن أهمية معالجة المعلومات بقدرة الطالب على تطبيق ما تعلمه في مواقف جديدة، وتفسير هذه المواقف، وعملا لملخصات بلغته الخاصة، والتعرف إلى العلاقات بين المعلومات، وأن الخبرة السابقة للطالب لها دور كبير في تفسير البيانات والمعلومات لأنها تساعد على تعميق الفهم، ووضوح المعنى والتوصل إلى معرفة جديدة عن طريق ربط الخبرة المتضمنة في البيانات المعطاة والخبرة السابقة (أبومغنم؛  بخیت،۲۰۱۹،۲۳۹).

أبومغنم كرامي؛ بخيت أحمد محمد (۲۰۱۹). أثر تطبيق إلكتروني مستند إلى جانبي الدماغ Mind42 في تنمية مهارات معالجة المعلومات الجغرافية والاتجاه نحو التطبيقات الإلكترونية لدى طلاب الصف الأول الثانوي المجلة التربوية، ٦٨، ٢١٩ – ٢٦٣.

وتنبع أهمية معالجة المعلومات من أن الطلاب يتمكنون عن طريق معالجة المعلومات من التوصل إلى المعلومة بأنفسهم مما يُكسبهم مهارات التعلم الأساسية، وهذا ما أكدت عليه العديد من الدراسات ومنها كشاش أزهار؛ هادي، ماهر،۲۰۱۹؛حماد؛ الريماوي، ۲۰۱۸؛ عبد السميع، ٢٠١٥).

وبذلك أصبحت مهارات معالجة المعلومات حاجة ملحة ومطلبا أساسيًا، حيث يواجه الطالب في حياته اليومية العديد من المشكلات التي تتطلب أساليب متعلمة لمواجهتها، وتحسين عمليات تناول المعلومات من حيث استقبالها ومعالجتها وتنظيمها وذلك يتطلب وجود دافع يوجه الطالب إلى القيام بذلك، إذ تُؤكد بعض الدراسات والبحوث أن الطلاب لا يبحثون عن المعلومات ويتعلمونها إلا إذا كان لديهم دافعية، لأنهم يقومون بذلك مدفوعين باعتقادهم أنهم يتحكمون في الأحداث وقادرين على التغيير والتوصل إلى النتائج المختلفة (جعيجع، عمر،۲۰۱٦؛ 2016 ,Bell et al).

يرى نموذج معالجة المعلومات أن السلوك ليس مجرد مجموعة استجابات ترتبط على نحو آلي بمثيرات تحدثها، وإنما هو بمثابة نتاج لسلسلة من العمليات المعرفية التي تتوسط بين استقبال هذا المثير وإنتاج الاستجابة المناسبة له (الزغلول، ۲۰۰۳ )، وهو اتجاه معرفي يسمح بدراسة الظواهر المعرفية من خلال تتبع الخطوات والمراحل التي يتم من خلالها معالجة المعلومات وفق نظام معالجة يتسم بالتسلسل والتنظيم والتكامل ويحاكي نظم معالجة المعلومات في الحاسوب إذ تسمى المثيرات مدخلات ويسمى السلوك مخرجات وتسير معالجة المعلومات وفق مراحل تبدأ من مثيرات البيئة ومرورا بمرحلة الكشف بالحواس ومرحلة التعرف والمرحلة الأخيرة هي الاستجابة (سمارة، العديلي، ۲۰۰۸).

أما (عبيد، ۲۰۰۹) فعرف معالجة المعلومات بأنها عملية معرفية تتضمن التحكم في تدفق المعلومات وتحويلها إلى معرفة، كما تتضمن طرق استقبال المعلومات وتنظيمها وتشفيرها وتحليلها، كذلك تتضمن استدعاء المعلومات من الذاكرة أو كيفية تذكرها والاحتفاظ بها واستعمالها وترابطها ودمج ما يستجد منها مع ما هو معروف منها وإعادة تركيبها.

مهارات معالجة المعلومات Information processing skills: #

تعرف إجرائيا بأنها مجموع الأداء العقلي الذي يقوم به الطالب أثناء القيام بسلسلة من العمليات المعرفية لإنتاج السلوك المناسب، وتقاس بالدرجة التي يحصل عليها الطالب في اختبار مقياس مستوى المعالجة للطلاب باستخدام البرمجة الحاسوبية الذي تم إعداده من قبل الباحث، وهذه المهارات مهارة التفسير وهي عملية عقلية غايتها إضفاء معنى على خبراتنا الحياتية أو استخلاص معنى منها.

مهارة تحديد العلاقات والأنماط: وتعني بوجود رابطة بين شيئين وتتخذ عدة أشكال منها: مهارة تحديد العلاقات الارتباطية تعني وجود رابطة بين شيئين على شكل حدوث أحدهما قبل الآخر أو بعده أو بصورة متتابعة ومطردة دون أن يكون أحدهما سببا للآخر، ومهارة تحديد العلاقات السببية تعني وجود رابطة بين شيئين بحيث يتوقف حدوث أحدهما على حدوث شيء آخر أو يأتي عقبه ويعقبه، ومهارة تحديد علاقات التناظر تعني وجود تشابه جزئي أو جوهري بين زوجين من المفاهيم أو الأشياء (جروان۲۰۰۷).

الذاكرة #

الذاكرة قصيرة المدى

تعتبر مخزن للمعلومات تحتفظ بها لفترة زمنية بسيطة ٣٠ ثانية (أبو علام، ٢٠٠٤)، وقت التخزين فيها لا يتجاوز ۱۸ ثانية. كما تعرف أيضاً بأنها المعلومات التي نحتاج لتذكرها ثوان ودقائق قليلة فقط وبعد ذلك تتلاشى”. ولكن قد يتم الاحتفاظ بها لفترة أطول إذا تمت معالجتها بأي صورة سواء بالتكرار أو التسميع فيما يسمى بالذاكرة العاملة (الزيات،٢٠٠٦) وتتميز بمحدودية مدة الاحتفاظ بالمعلومات، فلا تتجاوز ١٨ ثانية ما لم يتم معالجتها، محدودية سعتها التخزينية فهي تُخزن ما بين ٩.٥ وحدات معرفية، إذا لم يتم معالجة المعلومات خلال فترة بقائها في الذاكرة قصيرة المدى فإنها لا محالة ستُنسى، وتعرض المعلومات لمشتتات الانتباه خلال فترة المعالجة يخفض من احتمال معالجة المعلومات وتخزينها على المدى البعيد، وسرعة توالي المعلومات ودخولها إلى الذاكرة قصيرة المدى، يؤدي إلى معالجة المعلومات الأولى لهذا التتالي بسرعة وبالتالي عدم فعالية التجهيز أو تعرضها للفقدان (العتوم، ٢٠٠٤).

الذاكرة العاملة أو الفعالة:

الذاكرة العاملة أو الفعالة وهي الذاكرة التي تؤثر تأثيرا حيويًا على الإدراك واتخاذ القرارات وحل المشكلات واشتقاق وابتكار معلومات جديدة فهي تمثل أهم مكون من مكونات التفكير (الزيات، ٢٠٠٦).

ويعتبر نوع معالجة المعلومات أحد المحددات التي تحدد التعلم، بالإضافة إلى محدد آخر يتمثل في سعة كمية المعلومات، حيث تعتبر الدراسات أن الطالب يمكن أن يستقبل ويحتفظ في المتوسط بسبع فقرات من المعلومات تزيد بفقرتين أو تنقص بنفس العدد، ويتم تفادي هذا المحدد وزيادة سعة فاعلية هذه الذاكرة عن طريق استخدام استراتجيات مناسبة (رجاء أبو علام، ٢٠٠٤).

ولا تقي عملية الاستيعاب الطالب من النسيان ولكنها تعمل على استرجاع الفكرة الجديدة بسرعة عند الحاجة إليها فالمعلومات التي يتم تثبيتها من خلال ربط الأفكار الجديدة بالمعلومات السابقة بحيث يتخذ هذا المحتوى معنى عند الطالب يمكن استرجاعه بسهولة وعلى ذلك نجد أن الذاكرة ذات أهمية كبيرة جدا في التعلم، فجميع أنماط التعلم تقوم على ما تحتويه هذه الذاكرة من معلومات فلا تعلم بدون ذاكرة، ولضمان منع فقدان المعلومات من الذاكرة العاملة وبالتالي وصولها إلى الذاكرة طويلة المدى، فإنه يجب اتباع عمليتين ضروريتين لذلك (أبو علام، ٢٠٠٤) أولهما عملية التدريب، وهي العملية التي يتم فيها تكرار المعلومات للحفاظ عليها لفترة معينة من الزمن ولذلك يسميها البعض (تدريب الصيانة) ولكن هذا التكرار لا يفيد مع المعلومات المعقدة ذات المعنى. وبالتالي نحتاج إلى عملية أخرى تضمن ذلك.

ويذكر جونان درسون (۲۰۰۷) أن التدريب عامل مهم للتغلب على الفروق الفردية التي تعود إلى اختلاف العمر، أما الأخرى فهي عملية التشفير: وهي العملية التي يتم فيها ربط المعلومات الجديدة المدخلة بالمفاهيم الموجودة مسبقا في الذاكرة؛ بهدف جعل المعلومات التي تم تجهيزها دائمة ومن الوسائل المفيدة والفعالة لضمان إتمام هذه العملية: التخيل استخدام القصص، واستخدام الصور البصرية في عملية التعليم.

زيادة كمية المعلومات التي يمكن التعامل معها في الذاكرة قصيرة المدى تعتمد على العوامل التالية: البنية المعرفية القوية الوقت الكافي للترميز، وتوفر المصادر العقلية الضرورية لإعادة الترميز مثل: الانتباه (الزغلول،۲۰۰۳).

دور الذاكرة العاملة في تجهيز المعلومات:

فأثناء عملية الترميز تخضع المعلومات للعمليات التالية والتي تتحكم بها المرحلة النمائية خلال سنوات الدراسة (البنا، 2011):

التسميع: يتوقف معدل تذكر الطالب للمعلومات بناء على استراتيجيات التسميع المستخدمة أثناء فترة المعالجة، مع الانتباه لمبدأ الأولوية في تطبيق هذه الاستراتيجيات مع المعلومات التي كان لها الأولوية في العرض أكثر من المعلومات التي يكون ترتيبها في الوسط أو في آخرها.

 التنظيم: وهي العملية التي تهتم بإيجاد علاقات ارتباطية بين المثيرات والمعلومات من ناحية، وبين هذه المثيرات والسياق البيئي من ناحية أخرى. وتتوقف هذه العملية على العوامل التالية:

• قابلية محتوى المادة أو المعلومات للتنظيم
• درجة مألوفية هذه المعلومات للفرد.
• طريقة عرض المعلومات.
• نشاط الفرد في تجهيز المعلومات.

الاسترجاع: هي عملية البحث عن المعلومات المتواجدة في الذاكرة بعيدة المدى وذات الارتباط بالمعلومات الجديدة واستعادتها. وتتوقف فعالية هذه العملية على طريقة عرض المعلومات وطريقة ترميزها ومستوى تجهيز هذه المعلومات.

ولقد تعددت مهارات معالجة المعلومات حيث كاد تتفقد تصنيفها الأساسي وتندرج تحت مسميات أخرى للتفكير، ومن بين هذه المهارات (البنا، 2011):

مهارة التفسير مهارة تحديد العلاقات والأنماط: (مهارة تحديد العلاقات الارتباطية – مهارة تحديد العلاقات السببية، مهارة تحديد علاقات التناظر)

شكل(1): مستويات تجهيز المعلومات (حله، 2010)

 

الغايات (المشكلة): #

لقد أكدت نتائج الدراسات الدولية في العلوم حيث كشفت نتائج طلاب المملكة العربية السعودية في الدراسة الدولية للعلوم والرياضيات (TIMSS) عن تدنِ في مستوى طلاب المملكة (الوابل، 2023) في اختبار العلوم للصفوف (الابتدائي، المتوسط) الرابع الابتدائي والثامن الإعدادي في دورة عام (۲۰۱۹)، إذ بلغ متوسط طلاب الصف الرابع (٤٠٢) في المركز (٥٣) من بين (٥٨) دولة مشاركة، وبلغ متوسط الصف الثامن (٤٣١) في الترتيب (٣٥) من بين (۳۹) دولة مشاركة (2020 ,.Mullis et al)، وكلا المتوسطين يُصنفان ضمن المستوى المنخفض حسب معايير (TIMSS) وهذا يعني أن طلاب المملكة أظهروا فهما محدودًا للمفاهيم العلمية (الأحياء، الكيمياء، الفيزياء ) وقدرًا محدودًا من المعرفة بالحقائق العلمية في العلوم (هيئة تقويم التعليم والتدريب، ۲۰۲۱).

كما كشفت مؤشرات نتائج البرنامج الدولي لتقويم الطلبة (PISA) لعام (۲۰۱۸) الذي يقيس تحصيل الطلبة الذين تتراوح أعمارهم ما بين (١٥ – ١٦) سنة في مادة العلوم عن تدني في مستوى تحصيل طلبة الصف الأول الثانوي السعوديين المشاركين في الاختبار الدولي، حيث بلغ متوسط درجات الطلبة (۳۸٦)، وفي الترتيب (۷۱) من بين (۷۹) دولة مشاركة. ويقع هذا المتوسط ضمن المستوى الثاني من بين ست مستويات للتقييم حسب منظمة التعاون الاقتصادي والتنمية (OECD)،وكشفت النتائج عن عدم وصول أي طالب من المملكة العربية السعودية إلى مستويات التفوق الخامس أو السادس 2019 (OECD).

مما سبق يتضح ضعف المعالجة لدى الطلاب في المملكة العربية السعودية مما دفع الباحثة إلى محاولة قياس المعالجة لدى الطلاب ووضع خطط علاجية لتتعامل معها وتنميتها من خلال مشروع ابتكاري يعتمد مقياس مستوى المعالجة للطلاب باستخدام البرمجة الحاسوبية.

أهداف المشروع: #

يهدف هذا المشروع إلى تحقيق ما يلي:

1- رفع مستوى المعالجة لدى الطلاب بالمملكة العربية السعودية.

2- استخدام البرمجة الحاسوبية بتقنياتها المتعددة في رفع مستوى المعالجة لدى الطلاب بالمملكة العربية السعودية.

3_ تقديم مقياس يساهم في قياس مستوى المعالجة لدى الطلاب بالمملكة العربية السعودية باستخدام البرمجة الحاسوبية بتقنياتها المتعددة.

 

فكرة عمل البرنامج #

يقوم المستخدم بفتح البرنامج وادخال اسمه ويبدا في الاجابه علي الاسئله وفي نهاية الاستطلاع تظهر له النتيجه ويمكنه اما عرض النتائج السابقه او اعادة الاستطلاع او انهاء البرنامج

 

فكرة عمل حساب الدرجات

يتم عرض الاسئله بشكل تتابعي ويقوم الطالب باختيار اما “تنطبق علي” او “لا تنطبق علي” فان كانت اجابة الطالب هي الاجابه الصحيحه للسؤال سوف يقوم البرنامج ب زيادة قيمة المتغير الخاص بالسؤال بمقدار واحد وان كانت الاجابه خاطئه لن يزيد المتغير بمقدار واحد وسوف يقوم البرنامج بعرض السؤال التالي

 

 

فكرة عمل نظام عرض النتائج

 

يقوم البرنامج طوال فترة الاستطلاع بتغيير النتائج حسب الاسئله وحسب اجابة الطلاب وفي النهاية يقوم بحفظ النتائج وعرضها للمستخدم وعرض القيمه الاكبر فيهم والقيمه الاكبر هي القيمه التي تمثل طريقة مذاكرة هذا الطالب

 

 

 

الاجرائات #

 

1. تشغيل البرنامج.
2. سيتم عرض نافذة البرنامج.
3. سيظهر مربع نص يطلب من المستخدم إدخال اسمه.
4. المستخدم يقوم بإدخال اسمه في المربع.
5. المستخدم ينقر على زر “بدء الاستطلاع“.
6. ستختفي صفحة البداية وتظهر صفحة الاستطلاع.
7. ستظهر سلسلة من الأسئلة وخيارات الإجابة.
8. المستخدم يقوم باختيار إجابة لكل سؤال عن طريق النقر على الزر المناسب (تنطبق علي أو لا تنطبق علي).
9. بمجرد الإجابة على السؤال الحالي، سيتم عرض السؤال التالي تلقائيًا.
10. يتكرر الخطوات حتى الوصول إلى السؤال الأخير.
11. بمجرد الإجابة على السؤال الأخير، سيتم إخفاء السؤال وسيتم عرض النتائج.
12. ستظهر النتائج في الجزء العلوي من النافذة، بما في ذلك القيمة الأكبر واسم الطالب وأيضًا نسب المتغيرات.
13. يمكن للمستخدم النقر على زر “إعادة الاستطلاع” إذا كان يرغب في إعادة الاستطلاع.
14. يمكن أيضًا للمستخدم النقر على زر “اظهار النتائج السابقة” لعرض النتائج السابقة إذا كانت موجودة.
15. يمكن للمستخدم إغلاق البرنامج بمجرد الانتهاء من استخدامه.

 

تنفيذ البرنامج #

هذا البرنامج هو تطبيق بسيط يستخدم واجهة المستخدم الرسومية Tkinter في Python لإجراء استطلاع. البرنامج يسمح للمستخدم بإدخال اسمه ثم يعرض سلسلة من الأسئلة مع خيارين للإجابة على كل سؤال. فيما يلي شرح لكل الإجراءات والخطوات في البرنامج:

1. استيراد المكتبات والوحدات اللازمة:
   • تم استيراد Tkinter لإنشاء واجهة المستخدم الرسومية.
   • تم استيراد ttkthemes لاستخدام أنماط السمات المخصصة للواجهة.
   • تم استيراد مكتبة Entry و Label من Tkinter لإضافة مكونات النص والتسميات.
2. تعريف الدوال:
   • start_survey(): هذه الدالة تبدأ الاستطلاع عندما يتم النقر على زر “بدء الاستطلاع”. إنها تأخذ اسم المستخدم وتخفي صفحة البداية وتعرض صفحة الاستطلاع وتبدأ عرض الأسئلة.
   • hide_survey_elements(): تخفي عناصر واجهة المستخدم التي تستخدم في صفحة الاستطلاع.
   • show_survey_elements(): تعرض عناصر واجهة المستخدم المستخدمة في صفحة الاستطلاع.
   • reset_result_label(): تعيد تعيين نص النتيجة إلى القيمة الافتراضية.
   • reset_survey(): تقوم بإعادة تهيئة الاستطلاع بالكامل، بما في ذلك إعادة تعيين المتغيرات ومسح مدخل اسم المستخدم.
   • write_results_to_file(result_text): تقوم بكتابة نص النتائج إلى ملف نصي.
   • show_previous_results(): تحاول قراءة النتائج السابقة من ملف نصي وعرضها في نافذة جديدة.
   • show_results_window(results_text): تعرض نص النتائج في نافذة جديدة.
   • display_question(index): تقوم بعرض سؤال معين بناءً على الفهرس الممرر لها.
   • choose_answer(answer): تسجل إجابة المستخدم على السؤال الحالي.
   • next_question(): تقوم بعرض السؤال التالي إذا كان هناك سؤال آخر.
   • finish_survey(): تنهي الاستطلاع وتعرض النتائج وتسجلها في ملف نصي.
   • show_start_page(): تقوم بعرض صفحة البداية وإعادة تهيئة الاستطلاع.
3. إعداد واجهة المستخدم:
   • تم إنشاء نافذة Tkinter (root) وتكوينها لعرض على الشاشة.
   • تم إنشاء صفحة البداية (start_page) وإضافة مكوناتها مثل مربع النص وزر البدء.
   • تم تحديد الأسئلة والمتغيرات المستخدمة في الاستطلاع.
   • تم إعداد مكونات واجهة المستخدم الأخرى مثل النصوص والأزرار والتسميات.
4. تشغيل التطبيق:
   • تم تشغيل التطبيق باستخدام الدالة mainloop().

 

المراجع الأجنبية #

Mullis, I., Martin, M., Foy, P., Kelly, D., &Fishbein, B. (2020). TIMSS 2019 International Results in Mathematics and Science. TIMSS & PIRLS International Study Center, International Association for the Evaluation of Educational Achievement (IEA).

OECD (2019). PISA 2018 Results (Volume 1): What Students Know and Can Do, PISA, OECD Publishing, Paris.