• سرعت در اجرا و مشاهده سریع نتایج

• صحت اجرای آزمایش و عدم وجود خطاهای وارده در طراحی و اجرا

• قابلیت تکرار

۲-۸ مواضع نظریه پردازان در مورد انجام آزمایش
الف) نظریه کارکرد گرایی
پیوند گرایی یکی از مفاهیم نظریه کارکرد گرایی می باشد که ثراندایک^[۵۵] آن را مطرح نمود. ثراندایک تداعی بین تاثیرات حسی^[۵۶] و تکانه های عمل^[۵۷] را اتصال^[۵۸] یا پیوند^[۵۹] نامید. این معرف نخستین کوشش های رسمی برای ربط دادن رویدادهای حسی به رفتار است. علاقه ثراندایک نه تنها معطوف به شرایط محرک و تمایل به عمل، بلکه متوجه چیزی بود که محرک و پاسخ را به هم پیوند می دهد. او معتقد بود که این دو به وسیله یک رابط عصبی به هم متصل می شوند. نظریه پیوندگرایی به رابطه عصبی بین محرک (s) و پاسخ ® اشاره می کند. برای ثراندایک اساسی ترین شکل یادگیری، یادگیری از راه کوشش و خطا^[۶۰]، یا آنچه او در اصل گزینش و پیوند می نامید بود. به عقیده ثراندایک یادگیری افزایشی^[۶۱] است نه بینشی^[۶۲]. به عبارت دیگر، یادگیری در گامهای منظم بسیار کوچک رخ می دهد نه در پرشهای بزرگ. ثراندایک می گفتاگر یادگیری از راه بینش رخ دهد منحنی نشان خداهد داد تا وقتی یادگرنده هنوز چیزی یادنگرفته است، زمان مورد نیاز برای رسیدن به راه حل مسئله همچنان زیاد و نسبتا ثابت است اما در لحظه ای که یادگیرنده نسبت به مساله بینش کسب می کند منحنی با سرعت زیاد پایین می آید و تا پایان آزمایش یکنواخت باقی می ماند( مستور، ۱۳۹۰).

ب)نظریه رفتارگرایی
سیدنی پرسی^[۶۳] در سال ۱۹۲۵ متوجه شد که دانش آموزان می توانند با بهره گرفتن از دستگاه بسیار ساده که برای امتحانات و ارزشیابی ساخته بود، با سرعت متناسب با توانایی خود آموزش ببینند که این نقطه آغاز آموزش ماشینی بود. اسکینر^[۶۴] یکی از نظریه پردازان رفتارگرایی به حساب می آید. علاقه اصلی او پیوند دادن یافته های آزمایشگاهی به حل مسائل انسانی بود.
اسکینر دستگاهی به نام ماشین تدریس ساخت که می توانست مطالب درسی را قدم به قدم به صورت ساده به دانش آموزان ارائه دهد. آموزش برنامه ای شیوه ای برای نوشتن درس ها بر اساس نظریه های رفتارگرایی به حساب می آمد(احمدی، ۱۳۹۱).
۲-۹ رابطه انجام فعالیت های آزمایشگاهی با یادگیری
هدف آموزش علوم، تنها انتقال یافته های علمی به دانش آموزان نیست بلکه پرورش مهارت هایی است که از طریق آنها دانش آموز بتواند به تولید به تولید دانش بپردازد اگر چه برای حل منطقی مسائل، این مهارت ها ممکن است در ارتباط با هم مورد استفاده قرار گیرند ولیکن لازم است بصورت مجزا از هم بشناسیم تا بتوانیم آنها را در خود و دیگران تقویت نماییم. مهارتهای علمی عبارتند از:
۱-مهارت مشاهده
۲-مهارت برقراری ارتباط
۳-مهارت اندازه گیری
۴-مهارت کاربرد ابزار
۵- مهارت استنباط و اندازگیری
۶-مهارت پیش بینی کردن
۷- مهارت تشخیص متغییرها
۸- فرضیه سازی
۹- طراحی و تحقیق
۱۰- انجام آزمایش
برای انجام هر آزمایش معمولا مهارتهای علمی بکار گرفته می شود با انجام همین کارهاست که دانش آموز حواس خود را بکار می گیرد و به مشاهده می پردازد و در مشاهدات خود به پدیده ها و فرآیندهایی بر می خورد که آنها را طبقه بندی می کند و از روی شباهتها و تفاوتها مفاهیم تازه ای را می یابد. دانش آموزان در گروه خود به بحث می پردازند و با هم ارتباط برقرار می کنند، فرضیه می سازند، به تحقیق تازه دست می زنند، طراحی پژوهش می کنند و سرانجام آزمایش را انجام داده گزارش تهیه می کنند و دانش و اطلاعات بدست آمده را منتشر می سازند(شبیری و عطاران، ۱۳۸۶).
۲-۱۰ پیشینه تحقیق
در این بخش به بررسی بعضی از پژوهش هایی که قبلاً در زمینه مقایسه آزمایشگاه مجازی و واقعی صورت گرفته است می پردازیم:
در پژوهش کرمی، یونسی و عزیزیان (۱۳۸۸) با عنوان مقایسه میزان آزمایشگاه به کمک نرم افزار آموزشی و روش سنتی بر پیشرفت تحصیلی و نگرش دانش آموزان نتایج بدست آمده حاکی از آن است که بین میزان پیشرفت تحصیلی دانش آموزان سال دوم تجربی در دو گروه آزمایش و کنترل تفاوت معنا داری وجود دارد و گروه کنترل که از طریق آزمایش واقعی به انجام آزمایش پرداختند پیشرفت تحصیلی بیشتری داشتند.
فرح نیا (۱۳۸۸) در پژوهشی تحت عنوان بررسی تاًثیر برگزاری آزمایشگاه به صورت مجازی و جامع بر یادگیری دانش جویان در درس آزمایشگاه الکتریسیته و مقایسه آن با شیوه معمول برگزاری آزمایشگاه واقعی به این نتیجه رسید که دانشجویان در گروه جامع (تلفیق آزمایشگاه مجازی و حقیقی) نسبت به دیگر دانشجویان از لحاظ یادگیری موفق تر بوده اند.
مهدی زاده، سعیدی پور، رفیعی و مرادی (۱۳۹۰) در پژوهش بررسی تاثیر آزمایشگاه مجازی در میزان یادگیری درس شیمی دانش آموزان متوسطه حاکی از تایید تاثیر محیط شبیه سازی شده بر میزان یادگیری درس شیمی دانش آموزان بوده و همچنین جنسیت و نوع آزمایشگاه بر میزان جذابیت محیط برای یادگیری درس شیمی موثر بوده است اما بر افزایش انگیزه ی دانش آموزان برای یادگیری درس شیمی و علاقه مند نمودن آنها به درس شیمی تاثیری نداشته است.
در پژوهش منصوری، کرباسی و فراهی (۱۳۹۰) با عنوان نگرش دانشجویان دانشگاه پیام نور مرکز گنبدکاووس نسبت به آزمایشگاه مجازی، نتایج پژوهش نشان می دهد که اتفاق نظر عمومی در بین دانشجویان نسبت به آزمایشگاه مجازی وجود داشته و هیچ نگرش منفی در بین آنها وجود ندارد.
نتایج پژوهش مستور (۱۳۹۰) با عنوان تاثیر آزمایشگاه مجازی و واقعی بر یادگیری و یادداری درس فیزیک و آزمایشگاه، نشان داد که آزمایشگاه مجازی و واقعی بر میزان یادگیری و یادداری دانش آموزان دختر سوم دبیرستان در درس فیزیک و آزمایشگاه تاثیر دارد.
فرح نیا و اسماعیل پور(۱۳۸۸) در پژوهشی با عنوان مقایسه تاثیر برگزاری آزمایشگاه الکتریسیته به شیوه مجازی، حقیقی و جامع بر یادگیری و مهارت دانشجویان، حاکی از تاثیر چشمگیر شیوه های جدید بکار گرفته شده بر یادگیری و مهارت دانشجویان نسبت به گروهی که آزمایشگاه را بصورت سنتی گذرانده اند می باشد.
نتایج پژوهش کاغذگران، قصاب زاده و اسماعیلی (۱۳۸۸) با عنوان رویکردی عملیاتی برای ارائه دروس عملی در آموزش الکترونیکی، نشان داد که این روش برای آموزش آزمایشگاه مجازی دروس مهندسی برای دانشجویان که با محدودیت مکان و زمان روبرو هستند مفید واقع شده و دانشجویان می توانند جهت انجام آزمایش به آزمایشگاه مرتبط شوند.
نتایج تحقیقات اصغری سفنجانی (۱۳۸۸) با عنوان بررسی تاثیر آزمایشگاه مجازی بر نگرش و دانش و توانش و مقایسه آن با روش معمول حاکی از آن است که بین روش تدریس حاضر و معمول در افزایش نگرش دانش آموزان دختر و پسر تفاوت معناداری وجود دارد همچنین شیوه حاضر در بهبود توانش (مهارت حل مساله و مهارت علمی و آزمایشگاه) دانش آموزان پسر دبیرستان های نمونه نسبت به فیزیک و آزمایشگاه ۳ موثر بوده است. این روش در سطح دانش تفاوت معنا داری را نشان نداد.
شکرانه ( ۱۳۷۹ نقل از مستور، ۱۳۹۱) با این پرسش آیا بین نوع آزمایش توسط فراگیر و ارتقاء سطح مهارت فراگیر رابطه وجود دارد؟ و آیا بین انجام آزمایش های کتاب و میزان مشارکت فراگیر در درس رابطه ای وجود دارد؟ نتیجه حاصل نشان داد هر چه میزان مشارکت معلم در انجام فعالیت های آزمایشگاهی کاهش یابد نقش مشارکت فراگیر یاددهی – یادگیری بیشتر شده و با افزایش اعتماد به نفس میزان یادگیری و دستیابی به سطوح مورد نظر نیز افزایش می یابد.
در پژوهش رضوانی بیل داشی (۱۳۹۳) با عنوان تاثیر آزمایشگاه مجازی بر راهبردهای یادگیری نتایج بدست آمده حاکی از تاثیر مثبت استفاده از آزمایشگاه مجازی بر راهبردهای یادگیری شناخت و فراشناخت در دانش آموزان پایه اول مقطع متوسطه شهر قرچک بود.
در پژوهش بازکورت ^[۶۵] و آیلیک ^[۶۶](۲۰۱۰ نقل از اصغری ، ۱۳۸۸) با عنوان تاًثیر آزمایش های شبیه سازی شده بر باور دانش آموزان در مورد فیزیک مشاهده شد ارائه درس از طریق آزمایشگاه مجازی تعاملی تاًثیر مثبتی بر باور دانش آموزان در مورد فیزیک و همچنین پیشرفت تحصیلی در آنها داشته است.
در پژوهش بایراک ^[۶۷](۲۰۰۷ نقل از کرمی، ۱۳۸۸ ) با موضوع مقایسه تاًثیر یادگیری مبتنی بر محیط مجازی و یادگیری مبتنی بر آزمایشگاه مجازی در پیشرفت تحصیلی دانش آموزان در بحث مدارهای الکتریکی مشاهده شد تفاوت معنا داری بین آموزش در آزمایشگاه واقعی و آموزش در محیط آزمایشگاه مجازی وجود ندارد.
نتایج تحقیقات باج پای^[۶۸] (۲۰۱۳) با عنوان توسعه مفاهیم فیزیک از طریق آزمایشگاه مجازی، نشان داد که آموزان مفاهیم فوتوالکتریک را از طریق آزمایشگاه مجازی در مقایسه با آزمایشگاه واقعی بهتر آموختند.
پژوهش تاتلی و آیاس^[۶۹] (۲۰۱۱) با عنوان تاثیر آزمایشگاه مجازی بر موفقیت دانش آموزان، نشان داد که توسعه نرم افزار آزمایشگاهی شیمی مجازی موثرتر از آزمایشگاه واقعی از نظر موفقیت دانش آموزان در واحد توانایی برای تشخیص تجهیزات آزمایشگاهی است.
الیوت^[۷۰] (۲۰۱۰ نقل از رضوانی، ۱۳۹۳) در پژوهشی تحت عنوان چند رسانه ای در مدارس، به تاثیر آموزش مبتنی بر وب – انیمیشن با یادگیری علوم ، زبان ، خواندن در دانش آموزان کلاس سوم و پنجم و هشتم دبیرستان پرداخت. دانش آموزان گروه آزمایش با بهره گرفتن از انیمیشن و گروه گواه به روش سنتی آموزش دیدند. یافته ها حاکی از آن بود که عملکرد گروه آزمایشی بیش از حد متوسط و بهتر از عملکرد گروه گواه بود.
لیو^[۷۱] و همکاران (۲۰۰۸) در پژوهشی تحت عنوان تاثیر دانش پیشین فراگیران در استفاده از شبیه سازی های رایانه ای در درس شیمی، حاکی از آن است که دانش پیشین فراگیران در درس شیمی بر تعامل آنان با همکلاسی ها و رویکرد آنان برای حل مسائل با بهره گرفتن از شبیه سازی های رایانه ای تاثیر گذار است.
فصل سوم
روش و ابزار پژوهش
۳-۱ مقدمه
در این فصل درباره روش پژوهش، طرح پژوهشی، جامعه آماری، نمونه آماری و روش نمونه گیری، ابزار پژوهش، روایی و پایایی ابزارهای پژوهش، روش اجرای کار و روش های آماری توضیحاتی ارائه خواهد شد.
۳-۲ روش پژوهش
پژوهش حاضر با توجه به ماهیت موضوع، اهداف و فرضیه های آن و به دلیل استفاده از نتایج در زمینه آموزش و یادگیری، از نوع علی و شبه آزمایشی انجام می شود. در این پژوهش اثر متغیر روش انجام آزمایش بر میزان یادگیری علوم تجربی سنجیده می شود.
۳-۳ طرح پژوهشی
در این پژوهش از طرح پیش آزمون و پس آزمون استفاده شده است. آموزش در هر یک از گروه ها مجزا می باشد.