دليلك الشامل لاستخدام تقنية الواقع المعزز في التعليم

ما هو الواقع المعزز في التعليم ؟

يعرف الواقع المعزز Augmented Reality بأنه تقنية جديدة تعمل على دمج العوالم الافتراضية مع العالم الحقيقي عن طريق الحاسب أو الأجهزة الذكية المتنقلة ، ليظهر المحتوى الرقمي كالصور ، والفيديو ، والأشكال ثلاثية الأبعاد 3D Objects ، ومواقع الإنترنت، وغيرها لخلق بيئات افتراضية تعليمية شبه واقعية ؛ ما يسهل التفاعل معها وتذكرها بسرعة وبشكل أفضل .

فالواقع المعزز عبارة عن تعزيز للواقع الحقيقي من خلال بعض الإضافات الافتراضية التي تضاف إليه والتي يتم استدعائها باستخدام التقنيات الحديثة مثل كاميرا الموبايل أو الكمبيوتر أو التابلت اللوحي .

وبصفة عاملة تستخدم تقنية الواقع المعزز في التعليم لتحسين تجربة التعليم و الدراسة وتعزيز فهم الطلاب للمفاهيم المختلفة.

أهمية استخدام الواقع المعزز في التعليم

تعتمد تقنية الواقع المعزز augmented reality على استخدام الهواتف والأجهزة الذكية لقراءة رمز أو صورة معرفة في البيئة الحقيقية (رمز أو صورة في كتاب، أو كائن حقيقي)، من خلال تطبيقات الواقع المعزز، ليتم تكرار هذه البيئة الحقيقية وتعزيزها بمعطيات افتراضية لم تكن جزءا منها، كصورة، أو مقطع صوت، أو فيديو، أو موقع ويب، أو كائن ثلاثي الأبعاد.

وتبرز أهمية استخدام الواقع المعزز في التعليم كونه قائم على التعلم الذاتي، ويشجع المتعلمين على اكتشاب المعلومات بأنفسهم من خلال أجهزة الهاتف والجوال والأجهزة اللوحية التي يفضلون ويجيدون العمل عليها.

كما أن تقنية الواقع المعزز يمكن استخدامها في كافة المواد الدراسية ولكافة المراحل التعليمية، وهي تمكن من إشراك المتعلمين في أنشطة تعليمية حديثة ومبتكرة، وهو ما يزيد من انخراطهم في العملية التعليمية واتجاههم نحو التعلم.

مميزات استخدام الواقع المعزز في التعليم

لتقنية الواقع المعزز فوائد و مميزات عديدة وقد ساعدت هذه الميزات العديدة بشكل كير على توظيف استخدام تقنية الواقع المعزز في التعليم على نحو غير مسبوق ، وذلك لأن تقنيات وتطبيقات الواقع المعزز والمفاهيم ثلاثية الأبعاد تساعد المتعلمين على فهم المحتوى التعليمي،  وتحسين القدرات المكانية للطلبة ، وهو ما يؤدي إلى تحسين أداء الذاكرة وزيادة التركيز أثناء استخدام تقنية الواقع المعزز ويؤدي ذلك بدوره إلى اكتساب المزيد من المعرفة. 

كما ان استخدام التكنولوجيا الخاصة بالواقع المعزز في التعليم يسهل بشكل عام من عملية التعلم ويسرع من وتيرته ، ويذيد من إبداع الطلاب ويمنحكم قدرات أكبر على حل المشكلات .

حيث يفعل الواقع المعزز نمط التعلم المتمركز حول الطالب ، لأنه يعتمد بشكل أساسي على استخدام الطالب للتقنية بنفسه وفقا لخطوه الذاتي وتفاعله الشخصي ، كما تزيد هذه التقنية من إمكانية وفرص التعلم التعاوني و التعلم النشط ، فهي تتيح طرق أكثر للتواصل .

يزيد الواقع المعزز من دافعية المتعلمين نحو التعلم م، ويجعلهم أكثر حرصا واهتماما للتعامل مع هذه التقنية الجديدة أكثر من غيرها من التقنيات الأخرى. ومما لا شك فيه أن هذه التقنية تزيد من تركيز الطلاب وانتباههم ، وقد أثبتت العديد من الدراسات أن التفاعل الجسدي الذي ينتج عن التعامل مع تقنية الواقع المعزز تركيز أعمق. 

كما تزيد تقنية الواقع المعزز أيضا من رضا الطلاب لأنهم يحصلون على المزيد من المتعة من خلال تصفحهم للمحتوى والوسائط المتعددة المعززة ، وهو ما يحفزهم على إنجاز المهام ، وحل المشكلات ، و زيادة التحصيل وهو ما ينعكس على التعليم بشكل كبير .

ومن مزايا استخدام بيئات الواقع المعزز وتطبيقاتها في التعليم:

1. مشاركة الطلاب واهتمامهم: فمصلحة الطالب مع الفرصة للانخراط في إنشاء محتوى تعليمي. يمكن أن تسمح لهم تقنيات الواقع المعزز بإضافة محتوى المناهج الدراسية ، وإنشاء عوالم افتراضية ، واستكشاف اهتمامات جديدة.
2. بيئة التعلم: يمكن أن تساعد الفصول الدراسية التي تتضمن الواقع المعزز الطلاب على الانخراط في التعليم بشكل أكبر. حيث توفر بيئة التعلم التفاعلية فرصا لتنفيذ أساليب التعلم العملية التي يمكن أن تزيد من المشاركة ، وتعزيز تجربة التعلم ، وجعل الطلاب يتعلمون وممارسة مهارات جديدة.
3. فهم المحتوى: يعد الافتقار إلى محتوى الجودة الذي يركز على التعليم ، بدلا من الترفيه ، مصدر قلق ملحوظ بين المعلمين المترددين في استخدام الواقع المعزز في التعليم. ومع ذلك ، تمكن تكنولوجيا الواقع المعزز الحالية المعلمين من إنشاء تجارب تعليمية غامرة من تلقاء نفسها للمساعدة في ضمان فهم طلابهم محتوى المناهج الدراسية.
4. التعاون: نظرا لأن محتوى الواقع المعزز رقمي فيمكن أن يتم مشاركته بسهولة. على سبيل المثال ، يمكن لمجموعة من المعلمين العمل مع طلابهم لتحسين المحتوى باستمرار، حيث توفر بيئة التعلم التعاونية للطلاب حافزا متزايدا للتعلم لأنهم يشاركون بنشاط في عملية إنشاء المحتوى التعليمي وهو ما يغني العملية التربوية ويزيد من كفاءة الطلاب.
5. تحسين الذاكرة: تعد تقنية الواقع المعزز أداة ممتازة لجلب الدروس إلى الحياة الواقعية ومساعدة الطلاب على تذكر التفاصيل الأساسية. على سبيل المثال ، بدلا من مجرد تقديم صور على جهاز العرض أو السبورة الذكية في الفصل الدراسي يمكن للمعلم استخدام تقنية الواقع المعزز لإنشاء قصص تفاعلية لا تنسى.
6. التطوير الحسي: يمكن أن تساعد تقنية الواقع المعزز المعلمين على إنشاء خطط دروس مع تجارب متعددة الحواس. يستفيد الطلاب من المحتوى الافتراضي الغامر والمعزز الذي يتضمن أساليب تعليمية تجريبية تدعم الطلاب الذين يقومون بتنفيذ الأنشطة البدنية بدلا من مشاهدة العروض الثابتة ، فهذا النهج يمكن أن يساعد في التطور الحسي لدى المتعلمين.
7. تقليل التكلفة: غالبا ما تقف تكلفة أجهزة ومعدات الواقع المعزز عائقا أمام تبنى هذه التقنية للاستخدام في التعليم، ومع ذلك ، ومع تنوع أسعار الهواتف الذكية المحمولة وكثرة أنواعها وزيادة التكنولوجيا المضمنة أصبح اقتناء الأجهزة اللازمة لتشغيل تطبيقات الواقع المعزز غير مكلف وفي إمكان ومتناول الجميع ، وأصبح الواقع المعزز في التعليم أكثر فعالية من حيث التكلفة بشكل متزايد. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن لتقنية الواقع المعزز خفض التكاليف التعليمية عن طريق استبدال الكتب المدرسية باهظة الثمن بالكتب المعززة وبيئات الواقع المعزز الرقمية.

تطبيقات الواقع المعزز في التعليم

هناك تطبيقات عديدة للواقع المعزز في التعليم والتي تتمثل في:

نماذج الكائنات ثلاثية الأبعاد

يمكن استخدام تقنية الواقع المعزز لتحويل الرسوم الثنائية الأبعاد 2D إلى نماج وكائنات ثلاثية الأبعاد 3D Objects & models، باستخدام البرمجيات المتخصصة ، يخلق ذلك عناصر مجسمة جديدة يسهل التفاعل معها فيمكن تحريكها وتدويرها وتحجيمها، ويفيد ذلك إلى حد كبير في تدريس العلوم والرياضيات وغيرها من المواد الدراسية وهو ما يضيف المزيد من الفعالية للعملية التعليمية و يوفر طرق ابتكارية و متعة حقيقية عند دراسة المواد العلمية والتاريخية .

الكتب المعززة

وهي كتب رقمية يتم تصميمها باستخدام تقنية الواقع المعزز لتقدم عروض تقديمية ثلاثية الأبعاد ، لتنقل بدورها خبرات تعلم تفاعلية ، حيث يقوم الطلاب بقراءة هذه الكتب باستخدام نظارات خاصة ، وهي تعد وسيلة تعليمية مناسبة وخاصة الأطفال في المرحلة الابتدائية. 

الألعاب المعززة

يمكن عن طريق استخدام تقنية الواقع المعزز تطوير ألعاب تعليمية ذات أبعادا جديدة ، تعطي المتعلمين طرق جديدة لعرض الارتباطات والشروط ، وتوفر لهم أشكال تفاعلية وبصرية تعليمية متنوعة تتغير بناء على تفاعلاتهم مع هذه الألعاب .

التدريب على المهارات

يمكن استخدام تقنية الواقع المعزز لتدريب المتعلمين على أداء المهارات المختلفة، حيث وفقا لذلك عرض كل خطوة من خطوات المهارة باستخدام تطبيقات الواقع المعزز ، ويتم تحديد الأدوات اللازمة لها ، ويتم تضمين إرشادات نصية أو صوتية أو بالفيديو . وتكون هذه التطبيقات أكثر فاعلية مع الخوذ التي تلبس على الرأس.

بعض التطبيقات الشائعة لتقنية الواقع المعزز في التعليم

تعليم اللغات: يمكن استخدام تقنية الواقع المعزز في تعليم اللغات الأجنبية، حيث يمكن للطلاب على سبيل المثال استخدام كاميرا الهاتف لمسح كلمات أو عبارات على اللوح أو في النصوص المطبوعة، وسيظهر الترجمة الفورية لهذه العبارات على الشاشة.

تعليم العلوم: يمكن استخدام تقنية الواقع المعزز في تعليم العلوم، حيث يمكن للطلاب مشاهدة الظواهر العلمية بطريقة تفاعلية وواقعية ، مما يساعدهم على فهم المفاهيم بشكل أفضل.

تعليم الجغرافيا: يمكن استخدام تقنية الواقع المعزز في تعليم الجغرافيا، حيث يمكن للطلاب استكشاف العوالم الجغرافية والتاريخية والثقافية من خلال تطبيقات الواقع المعزز المختلفة.

الهندسة والرياضيات: يمكن استخدام تقنية وتطبيقات الواقع المعزز في تعليم الهندسة والرياضيات ، حيث يمكن للطلاب استخدام تطبيقات الواقع المعزز لرؤية الأشكال الهندسية والرسم التخطيطي بشكل ثلاثي الأبعاد.

تعليم التاريخ: يمكن استخدام تقنية الواقع المعزز في تعليم التاريخ، حيث يمكن للطلاب استكشاف المواقع الأثرية والأحداث التاريخية بشكل واقعي وتفاعلي.

الفرق بين الواقع الافتراضي والواقع المعزز

هناك تشابه وكبير وتداخل بين تقنية الواقع الافتراضي وتقنية الواقع المعزز، وهو ما يؤدي إلى الخلط بينهما، دعونا نفصل بينهما. ظهرت تقنية الواقع الافتراضي Virtual Reality في البداية قبل تقنية الواقع المعزز، وتعتمد تقنية الواقع الافتراضي.

ويعتبر الواقع المعزز (AR) تقنية تتراكب فيها المعلومات الرقمية مثل الأصوات ومقاطع الفيديو والرسومات أعلى البيئة الحقيقية لتعززها وتغنيها . وغالبا ما يتم الخلط بين الواقع المعزز AR والواقع الافتراضي (VR) ، فالواقع الافتراضي تقنية تخلق بيئات اصطناعية بشكل كامل . ودمج هاتان التقنيتان مع بعضهما يعرف باسم الواقع الموسع (XR) ، وهي تقود التغيير عبر الصناعات ، حيث تشير تقارير IDC أن سوق الواقع المعزز والواقع الافتراضي AR/VR من المتوقع أن ينمو من 16.8 مليار دولار في 2019 إلى 160 مليار دولار بحلول عام 2023.

يتم في تقنية الواقع الافتراضي عزل المستخدم عن العالم الحقيقي باستخدام أدوات خاصة (الخوز، النظارات ثلاثية الأبعاد، المجسات)، حيث يتم غمس حواسه بشكل كامل داخل البيئة الافتراضية المصطنعة بالكامل لهذا الغرض.

بينما يظل المستخدم في الواقع المعزز على اتصال وإدراك دائم للعالم الحقيقي المحيط به، أثناء تفاعله مع العوالم الافتراضية المولدة من حولهم باستخدام تقنية الواقع المعزز، والتي قد تتضمن النصوص، أو الصور، أو الأصوات، أو الفيديو والرسوم المتحركة، أو مواقع الإنترنت، أو العناصر والكائنات ثلاثية الأبعاد، أو خليط من كل أو بعض ذلك، وذلك من خلال الأداة التي يستخدمها والتي تكون عادة هاتف جوال أو جهاز لوحي أو حتى حاسب شخصي. 

وبصفة عامة تشترك التقنيتان في بعض الخصائص والتي تتضمن الغمر في بيئة افتراضية، والإبحار بطرق مختلفة خلال هذه البيئة، والتفاعل مع عناصرها.

أنواع الواقع المعزز

هناك أنواع مختلفة للواقع المعزز، نذكر منها ما يلي:

الواقع المعزز المعتمد على الإسقاط

يعتبر الواقع المعزز المعتمد على الإسقاط Projection أكثر أنواع الواقع المعزز انتشارا، حيث يتم الاعتماد في هذا النوع على استخدام الصور المولدة عن طريق الحاسب، وإسقاطها على الشكل الفعلي، لزيادة التفاصيل التي يراها المستخدم عن طريق الأجهزة الذكية التي يرى بيئات الواقع المعزز من خلالها، كمثل إسقاط لوحة مفاتيح أو آلة حاسبة على يديك أو على مكتبك، وتكون قابلة لاستجابة الضغط عليها.

الواقع المعزز الخاص بتعريف الأشكال

تعمل تقنية الواقع المعزز المعتمدة على التعرف على الأشكال Recognition عن طريق تحديد حدود، وزوايا، وانحناءات الأشكال الخاصة، لتوفر لناء على ذلك التحديد المعلومات الإضافية الافتراضية لهذه الأشكال في الواقع الفيزيائي.  كما يتضح من الفيديو المرفق.

الواقع المعزز المعتمد على تعريف المواقع

يتم في هذا النوع توليد بيئات الواقع المعزز بالاعتماد على خاصية تحديد المواقع الجغرافية (GPS)، حيث يتم تحديد موقع Location الجهاز الذكي، وبناءً على ذلك يتم عرض بيئة الواقع المعزز المرتبطة بهذا الموقع الجغرافي، ولعل لعبة بوكيمون جو PokemonGo هي خير مثال على ذلك.

الواقع المعزز المعتمد على المخطط Outline

يقوم الفرد في هذا النوع من أنواع الواقع المعزز بدمج أجزاء من جسمه مع عناصر أخرى افتراضية، مما يتيح له الفرصة للتعامل مع هذه العناصر عن طريق التلامس والتأشير، لاكتشاف الخواص، والحصول على المعلومات، تماما كما نرى في أفلام الخيال العلمي والتنبؤ بالمستقبل.

1. إنشاء حساب أو قناة خاصة على الموقع أو البرنامج الخاص بالواقع المعزز.
2. إنشاء صورة أو رمز الاستدعاء (Trigger) وتخصيصه بشكل رقمي.
3. وتكون هذه الصورة أو الرمز موجود بالفعل في صفحة كتاب أو مذكرة، أو منشور تعليمي.
4. ربط صورة أو رمز الاستدعاء بهدف الواقع المعزز (Target) الذي يمكن أن يكون (صورة، مقطع صوت، ملف فيديو، موقع ويب، كائن ثلاثي الأبعاد)، وتخصيص مساحة العرض الخاصة به.