الباحثة / حميدة بنت أحمد بن إسماعيل الزكري
k.hameda@hotmail.com
00962504272720
أ.د. علي بن محمد دويدي
أستاذ تقنيات التعليم
كلية الشرق العربي للدارسات العليا –قسم وسائل وتكنولوجيا التعليم
وزارة التعليم – المملكة العربية السعودية
الملخص :
هدفت الدِّرَاسَة الكشف عن فاعلية النمذجة الرقمية ثلاثية الأبعاد في أنشطة ( (STEAMالتعليمية على تنمية التفكير الابتكاري لدى طالبات المرحلة المتوسطة، ولتحقيق هذه الأَهْدَاف؛ استخدمت البَاحِثَة المنهج شبه التجريبيَّ،كما استخدمتالأدوات الآتية(طابعات ثلاثية الأبعاد،مقياس تورانس للتفكير الابتكاري، أنشطة STEAM التعليمية).تكون مجتمع الدراسة من طالبات المرحلة المتوسطة بمدينة الرياض، أما عينة الدراسة فقد تمثلت في عينة عشوائية من طالبات مدرسة متوسطة حكومية تابعة لمدينة الرياض، وقد بلغ عددهم (50) طالبة، تم تقسيمهم إلى مجموعتين (25) طالبة من المجموعة الضابطة و(25) طالبة من المجموعة التجريبية، كشفت النتائجُ عن وجود فاعلية للنمذجة الرقمية ثلاثية الأبعاد في أنشطة ((STEAMالتعليمية لتنمية التفكير الابتكاري وأبعاده(الطلاقة، المرونة، الأصالة، التفاصيل) لدى طالبات المرحلة المتوسطة، كما دلت قيم مربع إيتالمهارات التفكير الابتكاري على وجود أثر كبير لاستخدامالطباعة ثلاثية الأبعاد في الأنشطة التعليمية على مهارات التفكير الابتكاري لدى طالبات المرحلة المتوسطة، وفي ضوء هذه النتائج أوصت الدراسة بـ(عقدِ دورات تدريبية للمعلمات في كيفية توظيف النمذجة الرقمية ثلاثية الأبعاد في أنشطة((STEAMالتعليمية وطرق تنمية التفكير الابتكاري لدى طالبات المرحلة المتوسطة، نشرِ الوعي بين طالبات المرحلة المتوسطة بأهمية استخدام النمذجة الرقمية ثلاثية الأبعاد في أنشطة ((STEAMالتعليمية لتَنْمِيَة مهارات التَّفْكِير الابتكاري(الأصالة، المرونة، التفاصيل، الطلاقة( لدى الطالبات، وتهيئةالبيئة التعليمية المناسبة لتفعيل أنشطة STEAMباستخدام الطابعات ثلاثية الأبعاد).
الكلمات المفتاحية: النمذجة الرقمية ثلاثية الأبعاد، أنشطة STEAM، التفكير الابتكاري، المرحلة المتوسطة.
The Effectiveness of Digital Modeling 3D in Activities (STEAM) On Developing Innovative Thinking Among Middle School Students
Prepared by: Hameda Ahmed E. Al-Zakari
Prof. Ali bin M. Dewaidi
Professor of Instructional Technology
Kingdom Of Saudi Arabia
Ministry Of Education
Arab East College for Graduate Studies
Department of Instructional Media and Technology
Abstract
The effectiveness of digital modelling 3D in activities (STEAM) on developing innovative thinking among middle school students.
Prepared by. Hameda bint Ahmed bin Ismail Al-Zakrai
Supervision / Prof. Ali bin Muhammad Duweidi
This study aimed to reveal the effectiveness of three-dimensional digital modelling in (STEAM) activities to teach the development of innovative thinking among middle school students, to achieve these goals, the researcher used the semi-experimental approach, and the following tools were used (3D printers, Torrance scale for innovative thinking, and steam educational activities) The study population consisted of middle school students in the city of Riyadh. As for the study sample, it consisted of a random sample of 50 students from a government intermediate school in the city of Riyadh. Then they were divided into two groups, (25) students from the control group and (25) students from the experimental group, The results revealed that there is effectiveness of three-dimensional digital modelling in educational steam activities to develop innovative thinking and its dimensions (fluency – flexibility – originality – detail) for middle school students. The values of the ETA box for creative thinking skills also indicated that there is a significant impact of the use of 3D printing in educational activities on the creative thinking skills of middle school students, In light of these results, the study recommended (holding training courses for teachers and students on how to employ three-dimensional digital modelling in steam educational activities, creating new methods for developing innovative thinking among middle school students, educating middle school students about the importance of using three-dimensional digital modelling STEAM in developing innovative thinking of students; and providing the suitable educational environment to activate STEAM activities through using 3D printers.
Keywords: 3D digital modelling, steam activities, innovative thinking, middle school.
الفصل الأول: الإطار العام للدراسة
يواجه العالم في العصر الحالي مجموعة من التحولات السريعة في التقدم العلمي والمعرفي نتيجة التطور التكنولوجيوالاتصالات الحديثة،وتلعب النمذجة الرقمية السريعةدوراً مهماً في تطوير مختلف المنتجات الصناعية، ولها نطاق واسع من التطبيقات، وقد تساهمالنمذجة الرقمية في عمل تغييرات جذرية في التعليم والتعلم على صعيد الممارسات التعليمية، من خلال تنمية قدرات الطلاب، والانتقال من الطرائق التقليدية إلى طرائق وأساليب تدعم التعلمالنشط؛ مما يحقق الأهداف التعليمية بشكل فاعل (, 2017Gunarhad, Riyanto)، ويمكن تقسيم عملية النمذجة الرقمية إلى مرحلتين هما المرحلة الافتراضية والمرحلة الحقيقية، المرحلة الافتراضية التي تتم باستخدام برامج رسم هندسي لنماذج رقمية ثلاثية الأبعاد، والمرحلة الحقيقية هي مرحلة بناء الأشكال ثلاثية الأبعاد وتصنيعها وتحويل البيانات إلى شرائح وطبقات، ويعد التصنيع الرقمي من أحد المستحدثات التقنية التي أكدت دراسة Mcvay (2014)؛ أنه يمثل عملية خلق نموذج رقمي يتم تصنيعه بعد ذلك إلى جزء مادي باستخدام آلة قادرة على صنع الناتج، أو بأنه وسيلة للصنع تستخدم الرقميات في التحكم في عملية التصنيع، وهو يندرج تحت مظلة التصميم والتصنيع بمساعدة الحاسب، لأنه يعتمد على أدوات يحركها الحاسب لبناء القطع وبناء الأجزاء، فالتصنيع الرقمي هو عملية متكاملة لإنتاج المجسمات وذلك عن طريق تحويل التصاميم ثلاثية الأبعاد إلى بيانات رقمية تحتوي على الأوامر والاحداثيات التي تفهمها الآلات مثل الطابعات ثلاثية الأبعاد، وآلات التحكم الرقمي CNC, آلة القطع باستخدام الليزر (LaserCutter).آلات قطع الفينيل(VinylCutter)،آلات الخياطة الرقمية،آلة تصنيع الألواح الالكترونية (PCB Engraver)، وتعد الطابعة ثلاثية الأبعاد ((3D Printingأحد أدوات التصنيع الرقميفي المرحلة الحقيقية من عملية النمذجة الرقمية ثلاثية الأبعادحيث تساعد من خلال قدراتها التكنولوجية على التصنيع الرقمي وتنفيذ الأفكار التي تبدو للوهلة الأولى خيالية وغير واقعية لكونها تتعامل مع جزيئات صغيرة لاترى بالعين المجردة(حشاد، عبدالعزيز، 2016).
حيثظهرت في الآونة الأخيرة الطابعات ثلاثية الأبعاد بأدوار فعالة في العملية التعليمية، وخاصة في مجال الأنشطة التعليمية الخاصة بمنهجية STEAM التكاملية في تعليم العلوم والرياضيات، كما أن واقع التطبيق في الميدان التربوي يشير بأن هناك قصور في الاستفادة الكاملة من هذه المستحدثات الرقمية باعتبارها آلات مساندة للإنتاج والنمذجة فقط، بالإضافة إلى ما أكدته دراسة (الشهري، الحافظي،2021) إلى أهمية إجراء دراسات تبين أثر استخدام المستحدثات التقنية التفاعلية في تنمية التفكير الابتكاري، كما أشارت توصيات البنك الدولي في تقرير التعليم الرقمي والتعليم عن بعد في المملكة العربية السعوديةإلى أهمية تحديد وتشجيع ممارسات تدريس وتعلم ابتكارية وفعالة قائمة على التعلم الرقمي، لاسيما أن المملكة العربية السعودية تبنت نموذج دراسة افتراضي رائع أثناء أزمة كورونا ، حيث أفاد 68% من المعلمين كما ورد في التقرير بأن التقدم الذي أحرزه طلابهم في الحصول على المهارات مثل مهارة الإبداع وحل المشكلات أفضل من الأعوام السابقة، والذي بدوره يمكن الطلاب التعامل مع المستحدثات الرقمية بشكل أفضل من السابق (مجموعة البنك الدولي،2022)، وقد أشارت دراسة عبدالله (2016) وعلي (2019) إلى أهمية الطباعة ثلاثية الأبعاد في مجال التعليم وضرورة توافرها في المؤسسات التعليمية فهي تعد ثورة تقنية حديثة تحول الأفكار إلى نماذج مجسمة تساعد على التعلم، وهنا ظهرت الحاجة للاستفادة الفعلية من وجود هذه المستحدثات التقنية في بعض المدارس، بإيجاد العلاقة بينها وبين مهارات التفكير الابتكاري ليتم استثمارها الاستثمار الأمثل في تحقيق الأهداف التربوية،كما خرج الباحثون والمشاركون في مؤتمر مستقبل التعليم الإلكتروني في المملكة العربية السعودية وفق رؤية (2030)
مشكلة الدراسة
قد تحددت مشكلة البحث بالتساؤل الرئيسي الآتي:
ما فاعلية النمذجة الرقمية باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد في أنشطة ((STEAM التعليمية على
تنمية مهارات التفكير الابتكاري لدى طالبات المرحلة المتوسطة؟
أسئلة الدراسة:
- ما فاعلية النمذجة الرقمية باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد في أنشطة((STEAM التعليمية على تنمية مهارة الطلاقة للتفكير الابتكاري لدى طالبات المرحلة المتوسطة؟
- ما فاعلية النمذجة الرقمية باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد في أنشطة((STEAM التعليمية على تنمية مهارة المرونة للتفكير الابتكاري لدى طالبات المرحلة المتوسطة؟
- ما فاعلية النمذجة الرقمية باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد في أنشطة((STEAM التعليمية على تنمية مهارة الأصالة للتفكير الابتكاري لدى طالبات المرحلة المتوسطة؟
- ما فاعلية النمذجة الرقمية باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد في أنشطة((STEAM التعليمية على تنمية مهارة التفاصيل للتفكير الابتكاري لدى طالبات المرحلة المتوسطة؟
أهداف الدراسة:
تهدف الدراسة الحالية في الآتي:
دراسة فاعلية النمذجة الرقمية باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد في أنشطة ((STEAM التعليميةعلى تنمية التفكير الابتكاري لدى طالباتالمرحلة المتوسطة، من حيث:
- تحديد فاعلية النمذجة الرقمية باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد في أنشطة((STEAM التعليمية على تنمية مهارة الطلاقة للتفكير الابتكاري لدى طالبات المرحلة المتوسطة.
- تحديد فاعلية النمذجة الرقمية باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد في أنشطة((STEAM التعليمية على تنمية مهارة المرونة للتفكير الابتكاري لدى طالبات المرحلة المتوسطة.
- تحديد فاعلية النمذجة الرقمية باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد في أنشطة((STEAM التعليمية على تنمية مهارة الأصالة للتفكير الابتكاري لدى طالبات المرحلة المتوسطة.
- تحديد فاعلية النمذجة الرقمية باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد في أنشطة((STEAM التعليمية على تنمية مهارة التفاصيل للتفكير الابتكاري لدى طالبات المرحلة المتوسطة.
أهمية الدراسة:
تكمن أهمية الدراسة في المجالين التاليين:
أولاً: الأهمية النظرية(العلمية):
- تحديد فاعلية النمذجة الرقمية باستخدام الطابعات ثلاثية الأبعاد في تنمية مهارات التفكير الابتكاري.
- تغيير نتائج الدراسة الصورة النمطية عن الطابعة الثلاثية الأبعاد بأنها مجرد آلة انتاج تسهل العمل وليس لها علاقة بمهارات التفكير ومخرجات التعليم.
- لفت نظر انتباه الباحثين للقيام بدراسات وبحوث في النمذجة الرقمية باستخدام الطابعات ثلاثية الأبعاد في مجال التعليم.
أولاً: الأهمية التطبيقية(العملية):
- الاستفادة من هذه الدراسة وتوصياتها من قبل المعلمين والباحثين بتقنيات التعليم وطرق التدريس.
- تُأكد نتائج الدراسة لأصحاب القرار في وزارة التعليم ضرورة توسيع نطاق المدارس المستفيدة من الطابعة ثلاثية الابعاد لتشمل كل مدرسة، لما قد تبينه الدراسة من أثرها الإيجابي في تنمية التفكير الابتكاري وهو أحد الأهداف الرئيسية التي تسعى الوزارة لتحقيقه.
1-النمذجة الرقمية ثلاثية الأبعاد ((3D Digital Modeling:
عملية ابتكار عروض افتراضية من خلال المعالجة الرياضية لأشكال ثلاثية الأبعاد، والمصادر الشائعة للنماذج الرقمية هي التي يمكن انتاجها من قبل المصممين باستخدام البرامج المتخصصة للنمذجة الرقمية على الحاسوب.Sharma,Singh,2016,4))
وتعرف اجرائياً: تنفيذ نمذجة رقمية ثلاثية الأبعاد للتصاميم العلمية الناتجة عن المشاريع التعليمية التي قامت الطالبات بالعمل عليها باستخدام الطابعة ثلاثية الأبعاد المترجمة لسلوكيات وأداءات معرفية ومهارية.
2-الطباعة ثلاثية الأبعاد((3D Printing:
هي تقنية تدعم الطالب والمصمم وعملية الابتكار ويطلق عليها التصنيع المضاف، حيث تصنع فيها أشكال ثلاثية الأبعاد من ملف رقمي وبرمجيات التصنيع المضاف، وهي مناسبة لتطوير منتج والطباعة السريعة للنماذج (برونوين،2017، 68)
وتعرف اجرائياً: هي أحد عناصر منظومة النمذجة الرقمية، تستخدم لخلق نماذج مجسمة لتصاميم أنشطةSTEAM التعليمية باستخدام الطابعة ثلاثية الأبعاد.
3- التفكير الابتكاري ((Innovative Thinking:
هو “العملية التي يصبح فيها الفرد حساساً للمشكلات وأوجه النقص في المعرفة، ثم البحث عن دلائل ومؤشرات في الموقف، ووضع الفروض التي تعالج هذه المشكلات واختبار صحتها، والربط بين النتائج، وإجراء التعديلات، وإعادة اختبار الفروض، ثم نشر النتائج وتبادلها. ((Torrance, 1976, 139
وإجرائيا بأنه ” عملية ذهنية يقوم بها الفرد تتأثر بالعوامل البيئية والمواقف المختلفة، يتم فيها إنتاج العديد من الحلول ووضع فروض أو إيجاد بدائل لمشكلة معينة من خلال عمليات البحث والاستقصاء فيأنشطةSTEAMالتعليمية التي يتم نمذجة مخرجاتها عن طريق الطباعة ثلاثية الأبعاد.
ومن مهارات التفكير الابتكاري التي ستتعرض لها الدراسة (الطلاقة، المرونة، التفاصيل، الأصالة) ويعرف كل منها إجرائياً بالتالي:
- الطلاقةالمهارة في استخدام النمذجة الرقمية ثلاثية الأبعاد لتنمية القدرة على انتاج أكبر عدد من الأفكار خلال وحدة زمنية معينة.
- المرونة هي المهارة في استخدام النمذجة الرقمية ثلاثية الأبعاد لتنمية القدرة على تغيير اتجاهات تفكيرية لأكثر من اتجاه وعدم الإصرار على اتجاه معين.
- التفاصيل هيالمهارة في استخدام النمذجة الرقمية ثلاثية الأبعاد لتنميةالقدرة على إعطاء تفاصيل أو إضافات لتوضيح فكرة معينة.
- الأصالة هيالمهارة في استخدام النمذجة الرقمية ثلاثية الأبعاد لتنمية السلوك المبتكر والمناسب الذي يحقق الهدف المنشود بدرجة عالية من الرضا.
4- مدخل STEAMالتكاملي:
هو اختصار لخمسة علوم يدرسها الطالب في المدرسة وهي العلوم والتقنية والهندسة والفنون والرياضيات، وتتطلب التكامل في تعليمها وتعلمها كما تتطلب تجهيز البيئات التعليمية في سياق العالم الحقيقي، حيث تساعد الطلاب على الاستمتاع في ورش العمل والمشاريع التعليمية، التي تمكنهم من الوصول الى المعرفة الشاملة والمترابطة للموضوعات المتعلقة بها (المحيسن، خجا، 2015، 20).
ويعرف إجرائيا بأنه ” مجموعة من الأنشطة والممارسات التعليمية التي يقوم بها الطالب وتعتمد على تحقيق التكامل بين العلوم والرياضيات والهندسة والتكنولوجيا والفنون، بإجراءات مخطط لها ومصممة من قبل المعلم، تعتمد على استثارة التفكير وتتطلب قيام الطالب بها وبذل جزء من طاقتهفي المواقف التعليمية، بهدف إحداث التعلم وذلك من خلال النمذجة بالطباعة الثلاثية الأبعاد.
حدود الدراسة:
اقتصرت حدود الدراسة على الآتي:
حدود موضوعية:فاعلية استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد على تنمية مهارات التفكير الابتكاري (المرونة، الأصالة، التفاصيل، الطلاقة) لطالبات المرحلة المتوسطة بمنطقة الرياض.
حدود زمنية:تم إجراء الدراسة خلال الفصل الدراسي الأول 1444هـ.
حدود مكانية:اقتصر تطبيقالدراسة علىمدرسة متوسطة بمنطقة الرياض.
حدود بشرية: اقتصر تطبيق الدراسة على مجموعة عشوائية من طالبات المرحلة المتوسطة في منطقة الرياض.
الإطار النظري والدراسات السابقة
الإطار النظري:
يتناول الجزء الحالي عرضاً للإطار النظري والذي تكون من ثلاثةمحاور، وقدمتالباحثة في هذا الفصلعرضاً لمحاور الإطار النظري التي استندتإليها الدراسة الحالية،وما تناولته الدراسات السابقة المتعلقة بالنمذجة الرقمية ثلاثية الأبعاد وأثرها في تنمية مهارات التفكير، وينقسم إلىثلاثة محاوررئيسية، وهي: المحور الأول النمذجة الرقمية؛ حيث تناول مجموعة من العناوين مفهوم النمذجة الرقمية وأهميتها ومفهوم الطباعة ثلاثية الأبعاد واستخداماتها ومزاياها وعيوبها، أهمية النمذجة الرقمية باستخدام الطابعات ثلاثية الأبعاد في التعليم، وتجارب استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد في مجال التعليم في المملكة العربية السعودية، وتناول المحور الثاني مفهوم منهجية STEAMالتكاملية وأسسها، أنشطة STEAM التعليمية، أهميتها و علاقتها بالطباعة ثلاثية الأبعاد وتنمية مهارات التفكير العليا والتحصيل الدراسي، وعوامل نجاحه، وكما تناول المحورالثالث مفهوم التفكير الابتكاري، أهم مهاراته، طرق تنميته، تجارب المملكة العربية السعودية في تنمية مهارات التفكير لدى المتعلمين من خلال المستحدثات التقنية.
المحور الأول: النمذجة الرقمية
مفهوم النمذجة الرقمية
تُعد النمذجة الرقمية ثلاثية الأبعاد 3D Modelling من أبرز المستحدثات التقنية المستخدمة في مجموعة واسعة من المجالات، ولاسيما في مجال التعليم، التي انتشرت خلال الأعوام الأخيرة في معظم مؤسسات التعليم وخاصة في الدول المتقدمة، وأصبحت ثورة اليوم والغد، وإن كانت التطور الصناعي جلب لنا نتاجات ضخمة، فالآن الثورة الرقمية ستساعد على إنتاج أكبر في عصر السرعةHatch, 2013))، ويشير مصطلح النمذجة الرقمية إلى عملية ابتكار عروض افتراضية على الكمبيوتر من خلال المعالجة الرياضية لأشكال ثلاثية الأبعاد لأي شكل, ونتيجة هذا الابتكار هو ما نسميه صناعيًا نماذج أو شبكات ثلاثية الأبعاد والمصادر الشائعة للنماذج الرقمية هيالتي يمكن انتاجها من قبل المصممين باستخدام البرامج المتخصصة للنمذجة الرقمية على الكمبيوتر، هذا بالإضافة الى الشبكيات الرقمية التي يمكن تكوينها من خلال المسح بأشعة الليزر أو أدوات نقل الاحداثياتإلى عالم الاشكال الحقيقية الملموسة بمساعدة أدوات وبرامج متخصصة لهذا الغرض،وتلعب النمذجة الرقمية السريعة دوراً مهماًفي تطوير مختلف المنتجات الصناعية, ولها نطاق واسع من التطبيقات, ويمكن تقسيم العملية الى مرحلتين هما – المرحلة الافتراضية والمرحلة الحقيقية، المرحلة الافتراضيةالتي تتم باستخدام برامج لبناء نماذج رقمية ثلاثية الأبعاد من برامج الرسم الهندسي، والمرحلة الحقيقية هي التي تتم من خلال بناء الأشكال الثلاثية الأبعاد طبقاً للمعلومات والنماذج التي تم اعدادها على البرامج بمساعدة الكمبيوترلتحويل البيانات الى شرائح أو طبقات رقيقة للخامات التي تصهر أو تحول الى الشكل المطلوب من خلال هذه
الشرائحSharma,Singh,2016)).
ويتكون مفهوم النمذجة الرقمية من عنصرين أساسين ؛وهما النمذجة، ورقمية التعليم؛ فالنمذجة هي أنموذج تعليمي؛ يقوم بإعداده المعلم ؛يتضمن خطوات وإجراءات عملية التدريس الصفي؛ لتقديم المعلومات والخبرات للطلبة بطريق ةمنظمة؛ خطوة يتلوها خطوة أخرى؛ حتىا لانتهاء من الدرس؛ بينما الرقمية؛ فتعني حوسبة الخبرات التعليمية بإحدى برامج البرمجة، وتتضمن مجموعة من العناصرالمكتوبة والمسموعة والمصورة والمتحركة والمرئية؛ متفاعلة مع بعضها البعض في نظام يتفاعل معه الطلبة؛ ويتعلمون من خلاله، وتُعد النمذجة الرقمية أحد أشكال هذه الثورة الرقمية،وهي أحد أنواعالنمذجةبشكل عام فهناك؛ نمذجة حية ومصورة .
وقدعرفه ا(إبراهيم وآخرون،2019،782) بأنها: “منظومة تعليمية متكاملة من الوسائط الكمبيوترية التفاعلية التي تقوم على عدة استراتيجيات، وذلك من خلال المزج والتكامل والاتصال بين أكثرمن وسيط من الوسائط التعليمية المختلفة من نصوص مكتوبة ولغة منطوقة ورسوم خطية، وصورثابتة ومتحركة، ويتم اختيارها وفق متطلبات الموقف التعليمي”.
كما ويعرفها سالم (2020، 58)بأنها: “تقديم المحتوى من خلال برامج الكمبيوتر؛حيث تمزج بين أكثرمن وسيط من الوسائط التعليمية المختلفة من نصوص مكتوبة، أومنطوقة، أوصورثابتة، أومتحركة،أورسوم خطية، أوأفلام تعليمية؛ بشكل يحقق تفاعل الطالب مع محتوى المقرر”.
ويعرفها(الشمريوآخرون،2018، 834)بأنها: “تقريب المعقول إلى المحسوس، وجعله في صورته أثناء الموقف التعليمي، باستخدام المعلم للأدوات والتجهيزات، والاستراتيجيات التعليمية التي تساعد في ذلك، بما يجعل التعليم أكثرفاعلية وحيوية وتمثيلا ًللواقع”، ومن خلال التعريفات السابقة، تُعرف النمذجة الرقميةعلىأنها: نظام تعليمي يصمم باستخدام الوسائط التقنية بطريقة تتسم بالسهولة والبعد عن التعقيد، يتضمن خطوات محددة وإجراءات واضحة، لعملية التدريس في أي مرحلة من مراحل الدرس؛ ويتم من خلالها تقديم الخبرات التعليمية للطلبة بطريقة محفزة وجاذبة، للحصول على نتاجات تعلمية محققة لأهداف التعلم.
الطباعة ثلاثية الأبعاد
الطباعة ثلاثية الأبعاد هي أحد عناصر منظومة النمذجة الرقمية وإحدى تقنيات الإنتاجالحديثة التي تُتيح الحصول على مجسم نموذج لمنتج ثلاثي الأبعادأو الحصول على منتج كامل من خلال تصميمه على الحاسوب باستخدام برامج النمذجة الرقمية ومن ثم طباعته بالطابعة ثلاثية الأبعاد شكل (2-1)، حيث يتم بناء المجسمات أو المنتجات وذلك بوضع طبقات رقيقة متتالية من مادة ما أو أكثر من مادة فوق بعضها البعض حتى يكتمل شكل المجسم او المنتج المطلوب(Lipson, 2014).
انتشرت الطباعة ثلاثية الأبعاد في عالمنا الحاضر في شتى المجالات، وعرفت أيضاً بعملية التصنيع الجمعي أو التصنيع بالإضافة additive manufacturing)) وهي عائلة واسعة من تقنيات التصنيع التي تجتذب العديد من الباحثين في عدة تخصصات متنوعة منها الحوسبة، وعلوم المواد، والهندسة الميكانيكية والكهربائية، والفيزياء، والكيمياء، والجغرافيا، والفلك، والرياضيات، وحتى الأحياء (شلتوت،العبد الله، 13،2019).
وتُعد الطباعة ثلاثية الأبعاد من روافد الثورة الصناعية الرابعة التي ستعزز الاقتصاديات المعرفية في سوق العمل، حيث يمكن أن تؤدي دورا كبيرا في حياة الطلاب خاصة في البحث العلمي، وإنتاج النماذج والأفكار، مما يدعم الاختراع وتصميم الوسائل التعليمية وإنتاجها ،بدأت هذه التقنية في الانتشار من بدايات القرن العشرين، حيث يبدأ كل مجسم ثلاثي الأبعاد مطبوع بملف تصميم رقمي مصمم بواسطة برامج التصميم ثلاثية الأبعاد وتحويل هذا الملف إلى أوامر تفهمها الطابعة ثلاثية الأبعاد، ثم يقوم برنامج خاص بتقطيع التصميم إلى مئات أو آلاف الشرائح الأفقية بعد الحصول على هذه الشرائح وطباعتها الواحدة تلو الأخرى يتم دمجها معا لتكوين المجسم المطلوب(حشاد، عبدالعزيز، 2016، 7). كما هو موضح شكل (1-1).
شكل (1-1)يوضح عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد لأحد المنتجات بوضع طبقات رقيقة متتالية من المادة (الخام) الخاصة بالطباعة فوق بعضها البعض حتى يكتمل شكل المنتج المطلوب.
المصدر: حشاد وعبدالعزيز (2016)
وتعرف الطابعة ثلاثية الأبعاد بأنها: آلة ميكانيكية تقوم ببناء المواد من البلاستيك أو المعادن وغيرها بشكل طبقات طبقة فوق طبقة، حتى يكتمل بناء المجسم ثلاثي الأبعاد، وتتلقى الطابعة أوامر الطباعة لأجسام معينة من البرامج المتخصصة، والتي تقوم بتحويل الرسوم ثنائية الأبعاد إلى ثلاثية الأبعاد، أو القيام بإنشاء مجسمات ثلاثية الأبعاد باستخدام برامج النمذجة الخاصة، وتعد الطباعة ثلاثية الأبعاد من الطرق التي تساعد في عمل النماذج الأولية السريعة(Prototyping Rapid)المهمة في التصنيع، وتتميز الطابعات ثلاثية الأبعاد بقدرتها على طباعة المجسمات باختلاف تعقيداتها وأيضا طباعتها باستخدام مواد مختلفة مثل المعدن والبلاستيك الصلب والمرن، كما تتفاوت بأسعارها ودقتها؛ فمنهاما هومخصص للاستخدام الشخصي، وأخرى للاستخدام التصنيعي(شلتوت، العبدالله، 2019).
أنواع الطابعات ثلاثية الأبعاد:
- طابعات الليزر مثل الطابعات التي تعمل عبر تقنيات SLM، SLS.
- طابعات الثيرموبلاستيك أو البناء بالترسيب المنصهر FDM (وهي الأكثر انتشاراً).
- الطابعات الضوئية مثل الطابعات التي تعمل عبر تقنياتSLADLP,. (عبد الله، 2016، 266)
مزايا الطباعة ثلاثية الأبعاد
ولعل من أهم مزايا الطباعة ثلاثية الأبعاد أنها تتمتع بعدة خصائص مهمة وهي: –
- السهولة في تعديل التصاميم والأخطاء، حيث يقوم مصمم الإنتاج بتصميم القطعة الإنتاجية المراد طباعتها مهما كانت دقيقة وصغيرة لإنتاجها بالطابعة ثلاثية الأبعاد، وهو بهذا يحقق الدقة العالية والجودة للقطعة المنتجة مع تقليل نسبة الخطأ الذي قد يحدث أثناء طرق الإنتاج.
- القدرة على إنشاء نسخ من التصاميم باستخدام أنظمة المسح الرقمي (3D Scanning)، وتحويلها إلى نموذج ثلاثي الأبعاد.
- إنتاج أجزاء معقدةComplexity، من الصعوبة أو من المستحيل إنتاجها بطرق الإنتاج التقليدية.
- منخفضة التكلفة.
- صديقة للبيئة: -Environmental Friendlyحيث يُقلل استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد الانبعاثات الملوثة للهواء والبيئة التي قد تنتج أثناء التخلص من النماذج الصناعية وذلك لإمكانية طحن الشكل المنُتج وإعادة استخدام خاماته مرة أخرى، وبهذا فهي صناعة صديقة وودودة للبيئة(علي، محمد ،2019، 3).
- تعد الطباعة ثلاثية الأبعاد لأن إحدى التقنيات التي ترشد استهلاك الطاقة، وتنتج قليلا من الفضلات، وتكون أخف وأقوى من الطرق التقليدية للإنتاج، وبذلك تقلل أيضاً من انبعاثات غاز ثاني أكسيد الكربون.
- تسهم في تسهيل عملية الابتكار وتحويل الأفكار إلى واقع ملموس.
- تعطي ميزة التخصيص الشامل، من خلال المقدرة على إضافة الطابع الشخصي للمنتجات وفقًا للاحتياجات الفردية والمتطلباتوتتميز بعامل الخصوصيةPrivacy أي أنه يمكن إضافة الطابع الشخصي على المنتجات وفقاً للاحتياجات الفردية للعميل باستخدام النماذج الصناعية المنتجة بتقنية (3Dprinting) (شلتوت، 2019، 21).
بالإضافة إلى الكثير من المميزات مثل سهولة تعديل التصميم، عدم وجود حدود لمدى تعقيد التصميم فيمكن انتاج اي شكل مهما بلغت درجه تعقيد كالأجزاء البارزة والأجزاء المتداخلة، والأجزاء المتداخلة بزاوية أقل من90 درجة،والتي يصعب الحصول عليها بطرق التشكيل التقليدية، فمن خلال منظومة النمذجة الرقمية السريعة يمكن نسخ منتجات موجودة فعليًا باستخدام نظام الماسح الرقمي الثلاثي الأبعاد الضوئي أو المتلامس(3-D Scanning)ثم انتاجها بالطابعات الثلاثية الأبعاد مع او بدون التعديل على التصميم.
المبحث الثاني: منهجية STEAM التكاملية
مفهوم منهجية STEAM التكاملية
تُعد منهجيةSTEAMالتي تأتي اختصاراً لمسميات مجـــالات
العلـــوم Science، والتقنيـــة Technology، والهندســة Engineering ،والرياضــيات Mathematics من التوجهات العالميـة الحديثـة التـي تـسعى لتحقيـق المنهجية التكاملية القائمة على المشاريع وتربط بفاعليـة مـع مـشكلات الحيـاة وسـوق العمـل، ولـذلك يـؤدي استيعاب المفاهيم العلمية إلى الإسهام في تعزيــز إدراك الطلبــة واهــتمامهم بــالعلوم والتقنيــة والهندسة والرياضيات؛ وذلـك بـدورها الذي يـسهم في تنميـة المستوى العلمي والتحصيلي للمتعلمين لتحقيق الريـادة والتنافسية على المستوى المحلي والعـالمي، وعـلى صـعيد الاقتـصاد المعـرفي والـصناعي ((Dehaan, 201.
وفي اتجاه آخر،تم إضافة الفن مع العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات – وهذا هو مفهوم STEAM، وهناك اتجاهات نادت بإضافة الموسيقىSTEMM، والقراءة (“القراءة” جنبا إلى جنب مع الفن) STREAM،ولكن كانت طريقة STEAM هي الأكثر استخداماً على نطاق واسع كظاهرة كاملة ومكتفية ذاتياً ((Macda,2012، وإن إدراج التخصصات الإبداعية في تعليم العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات ، والتي يمكن تسميتها بمصطلح الفنون – الفن ، يوسع هذا الاتجاه ويثري مكونه الإبداعي، باعتماد وحدة الاتجاهات العلمية والتقنية والفنية في تعليم STEAM من وجهة النظر الفسيولوجية، ما يسمى بالجانب “الأيسر” من الدماغ مسؤول عن المنطق: فهو يساعد على حفظ الحقائق واستخلاص استنتاجات منطقية والجانب “الأيمن” من الدماغ مسؤول عن التفكير من خلال الإدراك المباشر ويوفر التفكير الإبداعي والغريزي الحدسي، إن عمل نصفي الدماغ مهم: إذا لم ينجح أحدهما ، فعندئذ ، مثل أي عضلة في الجسم ، سيصبح ضامراً وغير مطالب به. لذلك، من الخطأ الاختيار بين العلوم التقنية والإنسانية ، يجب أن تتحد بشكل متناغم في محتوى التعليم ، الذي يلبي تماما احتياجات اقتصاد الصناعة، وأعلن أعضاء اللجنة الحزبية لتطوير تعليم STEAM، التي أنشئت في عام 2013 في الكونغرس الأمريكي، إن “تفعيل نصفي الدماغ سيعلم الناس التفكير بشكل خلاق ومبتكر ، والذي سيكون حاسماً لنمو الاقتصاد في القرن الحادي والعشرين وخلق وظائف عالية الأداء ” وفي المستقبل القريب ، فإن أعمال تكنولوجيا المعلومات ستكون معدة بشكل خاص للمتخصصين في STEAM، وسيساعد تطوير تصميم المنتج وجمالياته وفلسفته المتخصصين في تكنولوجيا المعلومات على إنشاء حلول تنافسية جديدة (2016،Perrault)، لذا فإن دمـج الفنـون في تعلـيم العلـوم لـه عـدة إيجابيات على المتعلمين، فهو يساعدهم على تـذوق الجمال والألوان في كافة جوانب الحياة (الملبس – الأثـاث – وغير ذلك) (, (Macda,2013وأظهرت نتائج دراساتأجريت في العديد من البلدان: الولايات المتحدة وأستراليا والمملكة المتحدة وكوريا الجنوبية وكندا وتايلاند، أهمية تضمين عنصر “ART” المستخدم في اختصار STEAM، فخبرات هذا المنحى التعليمي متنوعة جداً، وتتوسع مع تقدم الطلاب من خلال مستويات التعليم الأساسية، على سبيل المثال، في رياض الأطفال وفصول المبتدئين ، يمكن أن يكون مجال المعرفة الفيزيائية مثل الصوتيات بمثابة عنصر يربط بين STEM و STEAM ، تعد الصوتيات مثالية ل STEAM ، لأنها ترتبط ارتباطاً وثيقا بأحد مجالات الفن، من الواضح أن هذا يتطلب تدريب إضافيللمعلمين، وهناك مجموعة أبحاث الصوتيات في جامعة بريغهام يونغ (BYU) أجريت على معلمي المدارس الابتدائية أثبتت قدرتهمعلى دمج الفن في أنشطة التدريس(Tsurusaki& other, 2017).
أهمية أنشطة STEAM التعليمية وعوامل نجاحها
يرجع الاهتمام بمنحىSTEAMإلى الكثير من الأدبيات والدراسات التي أشارت إلى أهمية منحى التعليم التكاملي الذي يقوم على أساس الربط بين المناهج الدراسية المختلفة باستخدام طرق تعليم وتعلم مختلفة مثل دراسة هلال(2021)، حيث أنالفرديحتاج لتكامل المعرفة وليس دراسة فرعاًواحداً، بالإضافة إلى أن المجتمعبحاجة إلى أشخاص قادرين على تلبية احتياجات سوق العمل واتخاذ القرارات السليمة، والمشاركة في بناء المجتمع، كما برزت أهمية منحىSTEAMبصفته أحد الاتجاهات والمداخل العالمية في تصميم المناهج بعد أن أثبت فعاليته في العديد من دول العالم، مثل: الولايات المتحدة الأمريكية، وبريطانيا، واليابان، وجنوب إفريقيا )غانم، 2015)، حيث يعد منحىSTEAMالتكاملي بمثابة فكر جديد متعدد التخصصات للتعلم العميق عن طريق دمج المناهج بأنشطة وتجارب عملية، يقوم من خلالها الطلاب بتطبيق العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات والفن في سياقات تربط بين الدراسة والعمل والمجتمع، ولقد حددت الولاية المتحدة الأمريكية أهمية منحى STEAMبثلاثة نقاط أساسية وهي:
أولا: ممارسة المهارات الأساسية، في استكمال المهمات المتعلقة بأنشطة STEAMالتعليميةالمتضمنة مهارات الاتصال وتقنية المعلومات وتطبيق الأرقام والعمل مع الآخرين وحل المشكلات وتحسين التعلم الذاتي والأداءوالقدرة على اختيار أفضل المواصفات والابتكار وصنع نماذج فيزيائية، وتحديد الأهداف وتحديد أفضل المواصفات واختبار وجمع النتائج وتغذيتها عكسياً لنماذج يمكن تحديدها.
ثانياً: زيادة المهارات العلميةللطلابالذين يسعون للوصول إلى درجة وظيفية متقدمة في مجالات STEAMمستقبلاً، في المهن ذات المستويات العليا والتيتحتاج إلى مهارات متقدمة في المواضيع التي تتضمنها أنشطةSTEAMالتعليمية من خلالتنمية قدرات الطلاب على تحويل النماذج المفاهيمية إلى نماذج يمكن تحديدها وذلك بإنشاء نماذج مجسمة ومبتكرة عبر مدى من التعقيدات التي تتناسب مع النماذج المفاهيمية، وذلك من خلال استخدام المهارات الرياضية والحسابية، وأدوات وبرامج مج حاسب قياسية لتطوير العمل، معوضع خطة لإتقان عمل النماذج المجسمة.
ثالثاً: زيادة أعداد القوى العاملة التي تعتمد في عملها على ما اكتسبته من منحىSTEAMالتكاملي، من خلال تعزيز محو الأمية للطلاب في هذا المنحى التكاملي، والذي يركز على القدرة مقابل المحتوى، وعندما نتحدث عن تصميم المناهج لتتناسب مع هذا التوجه التكاملي، فيراعى أن يكونتصميم المناهج يركز على القدرة و على تنمية مهارات الطالب من خلال تنمية قدراته أثناء العمل،وهناك إطاران مختلفان لتصميم المناهج، وهماإما تصميم يركز على القدرة،أو على المحتوى،وهذا ما يسمىبقدرة المعرفة المبنية على العمل، والقدرة على تناول مواقف حياتية حقيقية سابقة غير مرئية وإيجاد معنى لها ومعرفة الجوانب والمظاهر ذات الصلة لربطها ببعضها، كييستطيع الطالب أن يحدد ويعرف المشكلة ومن ثم يحاول حلها، ويكون قادراً على القيام بحلول مناسبة، إن مجرد اكتساب المعرفة شيء، والقدرة على استخدامها بهذه الطريقة تعتبر شيء أكثر تعقيداً وأقوىأثراً(شواهين، 2016، 7).
المبحث الثالث: التفكير الابتكاري
مفهوم التفكير
ميز الله الإنسان عن باقي المخلوقات بالعقل، وحثه على التأمل والنظر فيمـا حولـه عن طريق التفكير وإعمـال العقل،فالتفكيريساعدالإنســــــان على تغييرحياته وفقاً للظروف المحيطة به، ومن قام ببناء الحضـــارات المتنوعة عبر الزمن، فالتفكير مفتاح البقاء وهو أعلى مراتب النشــاط العقلي(عبد الرحمن، 2019).
وفي العملية التعليمية فهو عملية ذهنية يتفاعل معها المتعلم مع مايواجهه من خبرات ومواقف، وينتج فيها الأفكار ويحللها، ويعيد تنظيمها؛ بهدف إدماجها في بنائه الذهني.
ويُعد التفكير أعلى نشاط عقلي لدى الإنسان، فالتقدم والإنجازات البشرية، نتاجاً لعمليةالتفكير، فتطور الفن والأدب والتكنولوجيا وغيرها يعود أساساً إلى التفكير، فأي عمل يقوم بهالإنسان يبدأ بالتفكير فيه قبل عمله فهو الهبة العظمى التيمنحها الله تعالى للإنسان، وفضله على سائر مخلوقاته، وتكمن وظيفة التفكير في إيجاد حلولمناسبة للمشكلات النظرية والعملية الملحة التي يواجها الإنسان في الحياة، وتتجدد باستمرار مما يدفعه للبحث والتفكير دوماً؛ ليتجاوز الصعوبات والعقبات التي تواجهه(غالب، 2020)، فالإنسان بطبيعته يحتاج إلى التفكير في مراحل عمره المختلفة، وما يطرأ عليه من مواقفوصعاب وتحديات؛ ليدبر حياته، ويحل مشاكله اليومية من خلاله.
يُعد التفكير من أكثر المفاهيم غموضاً وأشدها استعصاءً على التعريف؛ لأن عمليةالتفكير متعددة الخطوات، تتداخل عوامل كثيرة فيها؛ لذلك تباينت تعريفات التفكير، منها المتشابهإلى حد كبير، ومنها المتشابه في بعض الجوانب، فلا يوجد تعريف موحد للتفكير، ويمكن عرضبعض تلك التعريفات فيعرفها (الزبيدي، 2020، 246)بأنها: إدراك علاقات بين عناصر موقفمعين مثل إدراك العلاقة بين المقدمات والنتائج، وإدراك العلاقة بين العلة والمعلول، أو السببوالنتيجة، أو إدراك العلاقة بين شيء معلوم، وشيء غير معلوم، أو إدراك العلاقة بين العاموالخاص.
كما ويعرفها (الشيخ، يوسف، 2020،370) بأنها:”مجموعة العمليات العقلية غير المرئية التي يؤدي التدرب عليها، وممارستها على تشعب تفكيرالطلبة في اتجاهات محددة؛ حيث تسمح بحرية التفكير والانطلاق إلى آفاق غير محددة، وتتمثلهذه العمليات العقلية في مهارات (الطلاقة، والمرونة، وإعادة التصنيف، وإدراك العلاقات،والتفسير، والاستنتاج، ومعرفة الافتراضات، وضبط المتغيرات”.
كما ويعرفها (سلامة، صبري، 2020،26)بأنها:” سلسلة من الأنشطة العقلية التي يقوم بها الطفل نتيجة مثيرات حسية مختلفة؛ يتلقاها من خلالحواسه الخمس،وبالاعتماد على معلوماته، وخبراته السابقة، ومن خلال الأنشطة المقدمة إليه؛لإيجاد علاقات جديدة لم تكن معروفه له”.
كما ويعرفها (بهوت والبسيوني، 2020 ،424) بأنها:”التفكير عملية عقلية تقوم على استخدام الرموز التي تعكس العمليات العقلية الداخلية، بالتعبيرالمباشر عنها، أو بالتعبير الرمزي، ومادة التفكير الأساسية هي المعاني والمفاهيم والمدركات”.كما ويعرفها (أبو عمرة، 2020،28) بأنها: “نشاط معقد يختص به الإنسان دون غيره منالمخلوقات، يتكون من مجموعة من العمليات العقلية، تنطلق من الخلفية المعرفية للفرد، وتسيربخطوات منطقية متسلسلة من أجل التوصل إلى حل مشكلة أو الإجابة عن سؤال ما”.
كما ويعرفها (أبو عايش، 2019،9) بأنها: “عملية ذهنية يتفاعل فيها الإدراك الحسي مع الخبرةوالذكاء؛ لتحقيق أهداف محددة مع وجود الدوافع، وهي كلمة تدل على أنماط سلوك متنوعة،وعلى أنواع مختلفة من المواقف”.
مفهومالتفكيرالابتكاري:ا
يتركبمصطلح التفكير الابتكاري من مصطلحي التفكير والابتكار؛ وعلى هذا يكون المصطلح ينتمي إلى التفكير من حيث أنه نشاط عقلي، وإلى الابتكار من حيث أنه توصيف يقتضي مدلولات التجديد والتنوع والتميز من حيث نوعيةالأفكار والإجراءات العملية وحلول المستجدات المتعلقة بمواقف الحياة، وهذا ما حاولت مصادر وبحوث علم النفس أن تؤطره داخل تعريف يشمل المصطلحين؛ إذ أن التفكيرالابتكاري “يشمل الاستكشاف وتطوير الأفكار وتوليد الحلول غير المسبوقة”(قنديل،2010 ، 137)،وحاول تورانس وصف التفكير الابتكاري كعملية كشف الصعوبات والمشاكل والثغرات في المعلومات والعناصر المفقودة، وإجراء التخمينات وصياغة الفرضيات حول أوجه القصور هذه وتقييم واختبار هذه التخمينات والفرضيات ومراجعتها وإعادة اختبارهاإن أمكن، وأخيراً إيصال النتائج،وعلى اعتبار أن التفكير الابتكاري هو كسر للرتابة العقلية أي “ابتكار الأفكار الذي يقود للخروج من التفكير النمطي إلى التفكير الإبداعي، وقد أطلق عليه “أوسبورن” مصطلح(التخيل المنظم)؛ ويعني به ابتكار الأفكار والتخيل؛ وهو توليد الأفكار مع الحكم عليها”(قنديل،2010،138).
أ- الدراسات الخاصة بالنمذجة الرقمية على مهارات التفكير.
- دراسة:عيد(2021): وهدفت الدراسة إلىالتعرف إلى أثر النماذج الرقمية في تنمية مهارات التفكير اللغوي والدافعيةللإنجاز لدى طالبات الصف الثامن الأساسي بمبحث اللغة العربية في محافظات غزة ، وفي ضوء طبيعة الدراسة استخدمت الباحثة المنهج الوصفي والمنهج التجريبي وتمثلت أداتا الدراسة في اختبار مهارات التفكير اللغوي، ومقياس الدافعية للإنجاز، وتكون مجتمع الدراسة من عينة الدراسة الفعلية التي تكونت من(80) طالبة من طالبات الصف الثامن الأساسي من مدرسة أساسية للبنات، وتم اختيار العينة بالطريقة العشوائية وقد أسفرت الدراسة إلى وجود فروق ذات دلالة إحصائية بين متوسط درجة الطالبات المجموعة التجريبية اللواتي تعلمنمن خلال النمذجة الرقمية ومتوسط درجات طالبات المجموعة الضابطة اللواتي تعلمن بالطريقة الاعتيادية في التطبيق البعدي لاختبار مهارات التفكير اللغوي لصالح طالبات المجموعة التجريبية .
- دراسة: (2021)Coskun &Deniz:وهدفت الدراسة إلى تقييم مساهمة النمذجة الحاسوبية ثلاثية الأبعاد في الكفاءات المشتركة في القرن الحادي العشرين من منظور طلاب المدارس الثانوية ، اسُتخدم المنهج شبه التجريبي وتمثلت أداتا الدراسة في اختبار تحصيلي، واستبيان تم تطويره من قبل الباحثين، واختيرت عينة الدراسة الأساسية بطريقة قصدية باختيار المجموعة الواحدة من مدارس المرحلة الثانوية وقد أظهرت نتائجالدراسة أن التعليم باستخدام النمذجة الحاسوبية ثلاثية الأبعاد يساهم في فهم المواد مثل الرياضيات والهندسة والمعلومات التكنولوجية والتصميم، علاوة على ذلك، فهو يدعم تطوير مهارات التصميم والتواصل والتعاون والإبداع وحل المشكلات بشكل إيجابي.
- دراسة:Dickson& Weber(2020): وهدفت الدراسة إلى الكشف عن أوجه القصور التربوية المرتبطة باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد في فصل دراسي بالمدرسة الإعدادية ،اسُتخدم المنهج شبه التجريبي وتم تقديم الطابعة ثلاثية الأبعاد في فصل دراسي حيث لم يكن لدى أي شخص ، بما في ذلك المعلم ، معرفة مسبقة بالطباعة ثلاثية الأبعاد،وتم استخدام الطابعة ثلاثية الأبعاد لتتوافق مع منهج الرياضيات وتفيد تعلم الرياضيات للطلاب واختيرت عينة الدراسة من مدرسة للمرحلة الإعدادية، وملاحظة أداءات الطلبة وتسجيلها أثناء استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد كأداة تكنولوجية لتعلم الرياضيات،وأدى ذلك إلى العديد من الإخفاقات والعديد من المحاولات المثمرة، خلافاًللطريقة التي تم بها تصور المهمة في البداية حيث لم يتم تصميم الفشل في خطط الدروس، بل كان نتاجًا لتقنية جديدة معطلة وقلة خبرة معلم الفصل والطلابوقد أسفرت نتائج الدراسةبأن الإخفاقات المتكررةأثناء عمل الطلاب في انتاج مخرجات الأنشطة باستخدام الطابعة الثلاثية الأبعاد أدت إلى لمزيد من التعلم والمثابرة بالإضافة إلى مواجهة الطلاب بمشكلات غير منظمة أثبتت أن هناك فائدة في نمو الطلاب كمتعلمين يطورون القدرة على التفكير في تكرار المشكلات غير المنظمة التي تظهر باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد.
ب- الدراسات الخاصة بالطباعة ثلاثية الأبعادعلى المنهج التكامليSTEAM.
- دراسة:(2021)Cheng & Antonenko:وهدفت الدراسة إلى استكشاف تأثيردورالطباعة ثلاثية الأبعاد ومستوى تكامل العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات والجنس الطلابي في اهتمامات الطلاب المهنية في مجال العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات اسُتخدم المنهج شبه التجريبي وتمثلت أدات ا الدراسة في اختبار قبلي وبعدي للمجموعتين ،واستبيان تم تطويره من قبل الباحثين، وكانت عينة الدراسة المشاركةفيالمشروع مكونة من(187) طالبًاابتدائيًاو(814)طالبًافيالمرحلةالإعداديةو(454)طالبًابالمدرسةتم تحديدنصفالطلابمن الذكور(681)وتمتحديد( 774)من الإناث، وقد أظهرت نتائج الدراسةالدور الايجابي للطباعة الثلاثية الأبعاد والتكامل في مجال العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات في رفعمستوى اهتمامات الطلاب المهنية في مجال العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات، وأنالأولادكانواأكثراهتمامًابالوظائفالتحليليةفيمجالاتالعلوموالتكنولوجياوالهندسةوالرياضيات،بينما كانتالفتياتأكثراهتمامًابالمهنالوظيفيةفيمجالاتالعلوموالتكنولوجياوالهندسةوالرياضيات، وقد أوصت هذه الدراسة بالمزيد من البحث كيف ولماذا يمكن بأثر الطباعة ثلاثية الأبعاد على اهتمام الطلاب بمهن العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات المستقبلية وتأثر بمستويات مختلفة من أنشطة STEAM التكاملية وسبب تأثير الطباعة ثلاثية الأبعاد وغرسهاهذه القيم .
- دراسة: العنزي(2021):وهدفت الدراسة إلى الكشف عن أثر وحدة تدريسية مطورة وفق مدخل العلوم المتكاملة (العلوم، التقنية، الهندسة، الفنون، الرياضيات) في تنمية مهارات التفكير الإبداعي لدى طالبات الصف الأول المتوسط ،اسُتخدم المنهج شبه التجريبي وتمثلت أداتا الدراسة في اختبار مهارات التفكير الابداعي،وتصميم وحدة دراسية(العلم وتفاعلات الأجسام المطورة وفق منهج العلوم المتكاملة)، واختيرت عينة الدراسة الأساسية بطريقة قصدية من مدارس المرحلة المتوسطة بنات في رياض الخبراء بمنطقة القصيم إذ بلغ عدد طالبات المجموعة التجريبية(82) طالبة كمجموعة تدرس الوحدة المطورة وفق منهج العلوم المتكاملة وبلغ عدد طالبات المجموعة الضابطة 82 طالبة كمجموعة تتلقى دروس الوحدة كما وردت بالكتاب المدرسي وقد أسفرت نتائج الدراسة عن وجود فروق ذات دلالة إحصائية بين متوسطي درجات طالبات المجموعة التجريبية والمجموعة الضابطة في اختبار مهارات التفكير الإبداعي لصالح طالبات المجموعة التجريبية في اختبار مهارات التفكير الإبداعي.
- دراسة:علي ومحمد(2019): وهدفت الدراسة إلى فتح مجال جديد في طرق انتاج النماذج التعليمية مما يتيح الفهم الدقيق للنماذج الميكانيكية وبالتالي يتيح فرصة الإبداع والابتكار لدى الطلاب، واستخدمت الدراسة المنهج التجريبي، وقد تكونت عينة الدراسة من 100 طالب يدرسون مبادئ نظرية الآلات، واستخدمت الدراسة نموذج لآلة ميكانيكية مصنعة بالطابعة ثلاثية الأبعاد وتم استخدام الاستبيان لقياس مدى فهم واستيعاب الطلاب للشرح باستخدام هذه الأداة للدراسة، وقد أظهرت نتائج الدراسة بأنهناك قصور في إدراك وفهم المتلقين لبعض المجسمات الميكانيكية أثناء شرحها بالوسائل التقليدية، وأكد84% من مجتمع العينة بأن الشرح بالنموذج المعد بالطابعة ثلاثية الأبعاد سهل عليهم فهم وإدراك الدرس وخلق بيئة تعليمية مبنية على الفهم وترسيخ المعلومة.
في ضوء طبيعة الدراسة وأهدافها وتساؤلاتها والمعلومات المراد الحصول عليها، وبعد مراجعة أدبيات البحثالعلميومناهجه، وكذلكمراجعةالدراساتالسابقةفيمجال البحث، اتبعت الباحثة المنهج شبه التجريبي. للكشف عن فاعلية النمذجة الرقمية ثلاثية الأبعاد في أنشطة ((STEAMالتعليمية على تنمية التفكير الابتكاري لدى طالبات المرحلة المتوسطة.
ويُعد المنهجُ شبه التجريبي من أكثر مناهج البحث العلمي منطقية؛ فهو يعتمد بصفة أصيلة على الخروج بنتائج رقمية تُساعد في دعم توجه معين، وهو أقل أنواع المناهج المنتقدة من جانب الخبراء، حيثُ يبدأ الباحث بملاحظة الظاهرة، واستخلاص المتغيرات التي تؤثر فيها، وصياغة فرضيات البحث، ثم الانتقال إلى مرحلة التجريب العلمي، والتعرُّف على تأثير المتغيرات المستقلة في التابعة، ونهاية يتم وضع استنتاجات البحث (مقدم،2015، 182).
القياس القَبلي المجموعات المعالجة القياس البَعدي
|
شكل (2-1) يوضح التصميم شبه التجريبي للدراسة |
ثانياً:متغيرات الدراسة:
- المتغير المستقل:النمذجة الرقمية ثلاثية الأبعاد في أنشطة ((STEAMالتعليمية.
ب- المتغير التابع: تنمية مهارات التفكير الابتكاري لطالبات المرحلة المتوسطة.
ثالثاً: مجتمع وعينة الدراسة:
وفي ضوء ذلك فقد تكون مجتمع الدراسة من طالبات المرحلة المتوسطة بمدينة الرياض، أما عينة الدراسة فقد تمثلت في عينة عشوائية من طالبات مدرسة متوسطة حكومية تابعة لمدينة الرياض،وقد بلغ عددهم (50) طالبة، تم تقسيمهم إلى مجموعتين (25) طالبة من المجموعة الضابطة و(25) طالبة من المجموعة التجريبية، حيثُكان الاختبار تبعاً لتوفر الإمكانات اللازمة للتطبيق بما فيها معمل لتطبيق الطباعة ثلاثية الأبعاد على المجموعة التجريبية،ويوضح جدول رقم(3-1): مجتمع البحث وعينته.
| المجموعة | القياس القبلي | القياس البعدي |
| المجموعة التجريبية | 25طالبة | 25طالبة |
| المجموعة الضابطة | 25 طالبة | 25طالبة |
تتعدَّد أدوات البحث التي تستخدم في جمع المعلومات والبيانات اللازمة للإجابة على تساؤلات الدِّرَاسَة وذلك من أفراد المجتمع أو من أفراد عينتها، وقد أشار عبيدات وآخرون (2016) أنها تتراوح ما بين الملاحظة والمقابلة،والاستبانة،والاختبار،والمقياس.
ولتحقيق أهدافالدِّرَاسَة والتحقُّق من فروضها؛استخدمتالبَاحِثَةالأدوات الآتية:
- طابعة ثلاثية الأبعاد.
- مقياس تورانس للتفكير الابتكاري.
- أنشطة STEAM التعليمية.
خامساً: إجراءات تطبيق الدِّرَاسَة:
للإجابة عن أسئلة الدراسة، وتحقيق أهدافها والتحقق من الفرضيات الإحصائية طُبقت إجراءات متنوعة، ونظرا لتعدد الخطوات وتفرعها في إجراءات الدراسة فقد عُمد إلى رسم مخطط لكل قسم رئيس في الإجراءات لكي يسهل تتبعها وقراءتها.
وانقسمت هذه الإجراءات إلى:
- التخطيط لتجربة الدراسة.
- التطبيق شبه التجريبي للدراسة شكل.
أ-التخطيط لتجربة الدراسة:
أولاً- تحليل محتوى المادة العلمية موضوع الدراسة الحالية.
ثانياً- تحديد الأهداف التدريسية.
ثالثاً-اختيار وتصميم أدوات الدراسة.
ب- التطبيق شبه التجريبي للدراسة:
أولاً- تحديد الهدف من تجربة الدراسة.
ثانياً-إجراءات ما قبل تنفيذ تجربة الدراسة.
ثالثاً- الإجراءات اللازمة لتنفيذ تجربة الدراسة.
أ-التخطيط لتجربة الدراسة:شكل (3-2).
أولاً- تحليل محتوى المادة العلمية موضوع الدراسة الحالية:
ولإتمام تحليل المحتوى قامت الباحثة بالخطوات التالية:
-تحديد الموضوعات المراد تدريسها عينة التحليل:
تم تحديدأنشطة STEAM الخاصة بالصف الثالث متوسط، والمعتمدة من قبل وزارة التعليم في مراكز STEAMالمدرسية، واُختير منها ما يتناسب مع عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد وهي كالتالي:
أداة قياس الجهد الكهربائي للبطاريات:
القوانينوالمبادئالتكاملية في النشاط:
– المبادئ الفيزيائية العامة لمفهوم الكهرباء.
– المبادئ الفيزيائية العامة للتيار الكهربائي والدوائر الكهربائية.
تطبيقات قانون أوم-التحكم في سرعة المحرك:
القوانينوالمبادئالتكاملية في النشاط:
– المبادئ الفيزيائية العامة لمفهوم الكهرباء.
– المبادئ الفيزيائية العامة للتيار الكهربائي والدوائر الكهربائية.
قانون استهلاك الطاقة الكهربائية:
القوانينوالمبادئالتكاملية في النشاط:
– المبادئ الفيزيائية العامة لمفهوم الطاقة الكهربائية ووحدات قياسها.
– الحسابات الرقمية لإيجاد المتغيرات.
– وحدات قياس النقود.
الرفع المغناطيسي:
– المبادئ الفيزيائية للقوة المغناطيسية وتأثيرها.
– القوانين الفيزيائية في حساب السرعة.
ثانياً- تحديد الأهداف التدريسية:
تم تحديد الأهداف التدريسية لدراسة فاعلية النمذجة الرقمية ثلاثية الأبعاد باستخدام الطابعة ثلاثية الأبعاد في تنمية مهارات التفكير الابتكاري في التالي:
- تعريف الطالبات بالنمذجة الرقمية ثلاثية الأبعاد وأنواعها.
- تدريب الطالبات على أحد برامج الرسم ثلاثي الأبعاد.
- استخدام التقنية في دراسة المفاهيم العلمية.
-استكشاف المصطلحات الخاصة بأنشطة STEAMوتوظيفها توظيفاً عملياً.
-قياس مهارات التفكير الابتكاري للمجموعة الضابطة والمجموعة التجريبية قبل تطبيق الدراسة.
-قياس مهارات التفكير الابتكاري للمجموعة الضابطة والمجموعة التجريبية بعد تطبيق الدراسة.
– المقارنة بين المجموعة التجريبية والمجموعة الضابطة في الاختبار القبلي.
– المقارنة بين المجموعة التجريبية في الاختبار القبلي والاختبار البعدي.
ثالثاً-اختيار وتصميم أدوات الدراسة:
الطباعة ثلاثية الأبعاد:
- تعريف الطالبات بالطابعات ثلاثية الأبعاد وآلية عملها.
- تدريب الطالبات على برنامج الرسم ثلاثي الأبعاد.
تحديد أنشطة STEAM التعليمية المناسبة:
- استخدام التقنية في دراسة مفهوم الكهرباء وتوصيلات الدوائر الكهربائية.
-استكشاف المصطلحات الخاصة بالكهرباء وتوظيفها توظيفاً عملياً.
– استكشاف المصطلحات الخاصة بالقوة المغناطيسية وتوظيفها توظيفاً عملياً.
مقياس تورانس:
-قياس مهارات التفكير (الأصالة، المرونة، الطلاقة، التفاصيل) باستخدام مقياس تورانس للتفكير الابتكاري للمجموعة الضابطة والمجموعة التجريبية قبل تطبيق الدراسة.
-قياس مهارات التفكير (الأصالة، المرونة، الطلاقة، التفاصيل) باستخدام مقياس تورانس للتفكير الابتكاري للمجموعة الضابطة والمجموعة التجريبية بعد تطبيق الدراسة.
– المقارنة بين المجموعة التجريبية والمجموعة الضابطة في الاختبار القبلي.
– المقارنة بين المجموعة التجريبية في الاختبار القبلي والاختبار البعدي.
لتطبيق هذه الدراسة أتبعت الباحثة الإجراءات التالية:
- الحصولُ على خطاب من مكتبة الملك فهد الوطنية بعنوان الدِّرَاسَة: (التحقق من عدم إجراء دراسة من قبل بنفس العنوان داخل المملكة العربية السعودية).(ملحق (1) التحقق من عدم إجراء دراسة من قبل بنفس العنوان)
- الحصولُ على تسهيل مهمة من الكلية؛ حتى تتمكن البَاحِثَة من إتمام إجراءات الدِّرَاسَة لتسهيل مهمة البَاحِثَة، وتمكينها من تطبيق أداة الدِّرَاسَة.(ملحق (2) تسهيل مهمة باحث)
- الحصول على تسهيل مهمة من قبل الإدارة العامة للتعليم بمنطقة الرياض.(ملحق (3) تسهيل مهمة باحثمن قبل الإدارة العامة للتعليم بمنطقة الرياض)
- الاطلاع على الأدب التربوي من كتب ودراسات، وبحوث والدراسات السابقة، لها علاقة بموضوع الدراسة ثم القيام بالإجراءات الآتية للإجابة عن السؤال الذي تحددت به مشكلة الدراسة.
- تقسيم العينة عشوائياً إلى مجموعة تجريبية تنفذ الأنشطة التعليمية المحددة باستخدام الطابعة ثلاثية الأبعاد وعددهم (25) طالبة، ومجموعة ضابطة تنفذ الأنشطة التعليمية المحددة بالطريقة المعتادة وعددهن (25) طالبة.
- تدريب الطالبات في المجموعة التجريبية على الطباعة باستخدام الطابعة ثلاثية الأبعاد.
- التأكد من تكافؤ وتماثل المجموعتين بإخضاع عينة الدراسة التجريبية والضابطة للاختبار القبلي.
أولاً- تحديد الهدف من تجربة الدراسة:
الهدف من تجربة الدراسة هو دراسة فاعلية النمذجة الرقمية ثلاثية الأبعاد في أنشطة STEAMالتعليمية في تنمية مهارات التفكير الابتكاري.
ثانياً- إجراءات ما قبل تنفيذ تجربة الدراسة:
- اختيار عينة الدراسة: بلغ عدد أفراد العينة (50) طالبة، تم تقسيمهم إلى مجموعتين (25) طالبة من المجموعة الضابطة و(25) طالبة من المجموعة التجريبية، حيثُكان الاختبار تبعاً لتوفر الإمكانات اللازمة للتطبيق بما فيها معمل لتطبيق الطباعة ثلاثية الأبعاد على المجموعة التجريبية وتم ضبط عينة الدراسة للتحقق من تكافؤ المجموعتين، وعزل تأثيرها على النتائج. ويتمثل ذلك في الخطوات الآتية:
- النوع: تم اختيار المجموعتين من الطالبات لضبطمتغير النوع.
- العمر الزمني: تم التأكد من تجانس أعمارالطالبات من (نظام نور) بالمدارس.
- ضبط القياس القبلي لاختبار مهارات التفكير الابتكاري:بتطبيق اختبار مهارات التفكير الابتكاري قبلياً على المجموعتين الضابطة والتجريبية، للتأكد من عدموجود فروق دالة إحصائياً.
وبناءً على ما سبق، تكونت عينة الدراسة بشكلهاالنهائي من (50) طالبة، منهن (25) طالبة، يمثلنالمجموعة الضابطة التي نفذت أنشطة STEAM التكاملية بالطريقة المعتادة دون استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد،و(25) طالبة يمثلن المجموعة التجريبية التي نفذت أنشطة STEAM التكاملية باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد،
- التجهيز للتطبيق شبه التجريبي:
تم استخدام الطابعة الثلاثية UP Mini 3D Printer شكل (3-3)
الخصائصُ السيكومترية لمقياس التفكير الابتكاري:
- صِدقُ الاتِّساق الداخلي:
للتحقُّق من صدق الاتساق الداخلي لمقياس مهارات التَّفْكِير الابتكاري، قامت البَاحِثَة بتطبيق المقياس على طالبات المرحلة المتوسطة بمدينة الرياض، ثم قامت بحساب معامل الارتباط بيرسون بين درجة كل مهارة من مهارات المقياس بالدرجة الكلية للمقياس،والجدول (3-2) يوضح ذلك:
| مقياس التفكير الابتكاري | معامل الارتباط | |
| 1 | الاصالة | 0.799** |
| 2 | التفاصيل | 0.883** |
| 3 | المرونة | 0.770** |
| 4 | الطلاقة | 0.719** |
- ** دالة عند مستوى الدلالة 0.01 فأقل
جدول (3-2) يوضح معاملات الارتباط بين درجة كل مهارة من مهارات التفكير الابتكاري
يتبين من النتائج الموضحة بالجدول (3-2) أن قيم معاملات الارتباط بين درجة كل مهارة من مهارات مقياس التَّفْكِير الابتكاري بالدرجة الكلية للمقياس، دالة إحصائيًّا عند مستوى دلالة 0.01وجميعها قيم موجبة حيثُ تراوحت ما بين (0.719 و 0.883)؛مما يعني وجود درجة عالية من صدق الاتساق الداخلي وارتباط مهارات مقياس التفكير الابتكاري بالدرجة الكلية للمقياس.
- ثباتُالمقياس:
تم التأكُّد من ثبات المقياس، باستخدام معادلة الفا كرونباخ. كما قامت البَاحِثَة بحساب الثبات باستخدام طريقة التجزئة النصفية، وجاءت النتائج، كما يوضحها جدول (3-3) التالي:
| مهارات التفكير الابتكاري | قيم الثبات | |
| الفا كرونباخ | التجزئة النصفية | |
| الاصالة | 0.877 | 0.862 |
| التفاصيل | 0.886 | 0.855 |
| المرونة | 0.859 | 0.820 |
| الطلاقة | 0.867 | 0.850 |
| الثبات العام لمقياس التفكير الابتكاري | 0.885 | 0.849 |
جدول (3-3) يوضح قيم معاملات الثبات لمهارات مقياس التفكير الابتكاري.
تكشفُالمؤشرات الإحصائيَّة الموضحة بالجدول (3-3)، أن معاملات الثبات ألفا كرو نباخ لمهارات مقياس التَّفْكِير الابتكاري مرتفعة حيثُ تراوحت ما بين (0.859 و0.877)، أما الثبات العام للمقياس فقد بلغ (0.885)، وذلك بطريقة ألفا كرونباخ، أما معاملات الثبات لأبعاد المقياس بطريقة التجزئة النصفية فقد تراوحت ما بين (0.820 و 0.862)، والثبات العام للمقياس بلغ (0.849)، وجميعها معاملات ثبات مرتفعة، مما يدل على أن مقياس التَّفْكِير الابتكاري يتمتع بدرجةثبات مقبولة إحصائياً، وبالتالي يمكن تطبيق المقياس والاعتماد عليه كأداة لقياس فاعلية النمذجة الرقمية ثلاثية الأبعاد في أنشطة ((STEAM التعليمية على تنمية التفكير الابتكاري لدى طالبات المرحلة المتوسطة.
سادسًا: أساليبُ المعالجة الإحصائيَّة:
لتحليل البيانات التي تم جمعها في هذه الدِّرَاسَة؛استخدمتالبَاحِثَة بعض الأساليب الإحصائيَّة المناسبة من برنامج الحزم الإحصائيَّة للعلوم الاجتماعية(Statistical Package for Social Sciences)والذي يرمز له؛ اختصارًا بالرمز (SPSS)،ومن أبرز تلك الأساليب:
- التكراراتُ والنسب المئوية.
- المتوسطُ الحسابي الموزون (المرجح)(Weighted Mean): لتحديد الفروق في المتوسطات بين المجموعة الضَابِطَة والتجريبيَّة.
- تم استخدام الانحراف المعياري (Standard Deviation):للتعرف على مدى انحراف استجابات أفراد عينة الدِّرَاسَة.
- معامل ارتباط بيرسون(person): للتحقق من صدق الاتساق الداخلي لأداة الدِّرَاسَة.
- معامل الفا كرونباخ(Alpha Cronbach): التجزئة النصفية(Split-Half): لقياس مدى ثبات أداة الدِّرَاسَة، وصلاحيتها للتطبيق الميداني.
- اختبار (ت):(independent samples t- test)للدلالة على الفروق بين مجموعتين مستقلتين؛ وذلك لحساب الفرق بين المجموعة التجريبيَّة والمجموعة الضَابِطَة في التطبيق القبلي والبعدي.
- اختبار (ت) :(Paired Samples Statistic)للتحقق من الفروق بين التطبيق القبلي والبعدي للمجموعة التجريبيَّة.
- مربع إيتا”𝒏𝟐”، لتحديد حجم أثر البرنامج.
ملخص نتائج الدراسة وتوصيات ومقترحات
تناولت الباحثة في هذا الفصل عرضاً لخلاصة النتائج التي توصلت إليها، وفي ضوء هذه النتائج تقدمت بمجموعة من التوصيات لاستخدام النمذجة الرقمية ثلاثية الأبعاد في أنشطة ((STEAM التعليمية في تنمية التفكير الابتكاري لدى طالبات المرحلة المتوسطة، كما تقدمت بمجموعة من المقترحات لدراسات مستقبلية يمكن ان يستفيد منها الباحثين المهتمين بمجال وسائل وتكنولوجيا التعليم.
كشفت النتائجُ عن وجود فاعلية للنمذجة الرقمية ثلاثية الأبعاد في أنشطة ((STEAM التعليمية على تنمية التفكير الابتكاري لدى طالبات المرحلة المتوسطة، حيثُ أظهرت النتائج ما يلي:
- أشارت النتائج إلى وجود فروق ذات دلالة إحصائيَّة عند مستوى دلالة 0.05 بين المجموعة الضَابِطَة والمجموعة التجريبيَّة في التطبيق البعدي على تنمية مهارة الطلاقة للتفكير الابتكاري والأنشطة التابعة لها (اكمال الصورة، الدوائر، الدرجة الكلية لمهارة الطلاقة)،وتبين من النتائج أن الفروق لصالح المجموع التجريبيَّة. مما يُشير إلى فاعلية لاستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد في الأنشطة التعليمية على تنمية مهارة الطلاقة للتفكير الابتكاري لدى طالبات المرحلة المتوسطة. كما دلت قيم مربع إيتا لمهارة الطلاقة والأنشطة التابعة لها على وجود أثر كبير لاستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد في الأنشطة التعليمية على تنمية مهارة الطلاقة للتفكير الابتكاري لدى طالبات المرحلة المتوسطة.
- كشفت النتائج عن وجود فروق ذات دلالة إحصائيَّة عند مستوى دلالة 0.05 بين المجموعة الضَابِطَة والمجموعة التجريبيَّة في التطبيق البعدي على تنمية مهارة المرونة للتفكير الابتكاري والأنشطة التابعة لها (اكمال الصورة، الدوائر، الدرجة الكلية لمهارة المرونة)،وتبين من النتائج أن الفروق لصالح المجموع التجريبيَّة؛ وذلك لأنها حصلت على أعلى متوسط حسابي، مما يُشير إلى فاعلية استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد في الأنشطة التعليمية على تنمية مهارة المرونة للتفكير الابتكاري لدى طالبات المرحلة المتوسطة. كما دلت قيم مربع إيتا لمهارة المرونة والأنشطة التابعة لها على وجود أثر كبير لاستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد في الأنشطة التعليمية على تنمية مهارة المرونة للتفكير الابتكاري لدى طالبات المرحلة المتوسطة.
- أوضحت النتائج أن هناك فروق ذات دلالة إحصائيَّة عند مستوى دلالة 0.05 بين المجموعة الضَابِطَة والمجموعة التجريبيَّة في التطبيق البعدي على تنمية مهارة الأصالة للتفكير الابتكاري والأنشطة التابعة لها (بناء الصورة، اكمال الصورة، الدوائر، الدرجة الكلية لمهارة الأصالة)،وتبين من النتائج أن الفروق لصالح المجموع التجريبيَّة؛ وذلك لأنها حصلت على أعلى متوسط حسابي، مما يُشير إلى فاعلية استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد في الأنشطة التعليمية على تنمية مهارة الأصالة للتفكير الابتكاري لدى طالبات المرحلة المتوسطة. كما دلت قيم مربع إيتا لمهارة الأصالة والأنشطة التابعة لها على وجود أثر كبير لاستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد في الأنشطة التعليمية على تنمية مهارة الأصالة للتفكير الابتكاري لدى طالبات المرحلة المتوسطة.
- بينت النتائج أن هناك فروق ذات دلالة إحصائيَّة عند مستوى دلالة 0.05 بين المجموعة الضَابِطَة والمجموعة التجريبيَّة في التطبيق البعدي على تنمية مهارة التفاصيل للتفكير الابتكاري والأنشطة التابعة لها (بناء الصورة، اكمال الصورة، الدوائر، الدرجة الكلية لمهارة التفاصيل)،وأتضح من النتائج أن الفروق لصالح المجموع التجريبيَّة؛ مما يُشير إلى فاعلية استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد في الأنشطة التعليمية على تنمية مهارة التفاصيل للتفكير الابتكاري لدى طالبات المرحلة المتوسطة. كما دلت قيم مربع إيتا لمهارة التفاصيل والأنشطة التابعة لها على وجود أثر كبير لاستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد في الأنشطة التعليمية على تنمية مهارة التفاصيل للتفكير الابتكاري لدى طالبات المرحلة المتوسطة.
ثانيًا: التوصياتُ:
في ضوء ما توصلت إليه الدِّرَاسَةالحالية من نتائجَ، توصي البَاحِثَة بالآتي:
- عقدِ دورات تدريبية للمعلمات في كيفية توظيف النمذجة الرقمية ثلاثية الأبعاد في أنشطة((STEAMالتعليمية لتنمية التفكير الابتكاري لدى طالبات المرحلة المتوسطة.
- نشر الوعي بين طالبات المرحلة المتوسطة بأهمية استخدامالنمذجة الرقمية ثلاثية الأبعاد في أنشطة ((STEAMلتَنْمِيَة مهارات التَّفْكِيرالابتكاري لدى الطالبات.
- منح الحوافز المعنوية للمعلمات والطالبات؛ لتشجيعهن على استخدام وتوظيفالنمذجة الرقمية ثلاثية الأبعاد في أنشطة ( (STEAMلتَنْمِيَة مهارات التَّفْكِيرالابتكاري لدى الطالبات.
– توفير الطابعات ثلاثية الأبعاد والبيئة الداعمة لتدريس العلوم وأنشطة ( (STEAM التعليمية.
- تصميمِ المزيد من البرامج التي تساعد على تَنْمِيَة مهارات التفكير الابتكاري لدى الطالبات.
- ضرورةِ إفادة القائمين على مناهج ومقررات المرحلة المتوسطةبنتائج هذا البحث، الأمر الذي يشجعهم على تضمين طرق توظيف النمذجة الرقمية ثلاثية الأبعاد في أنشطة ((STEAM التعليمية لتنمية التفكير الابتكاري لدى طالبات المرحلة المتوسطة.
ثالثًا: مقترحات لدراسات مستقبلية:
- إجراء دراسة مماثلة للدراسة الحالية في مدن ومحافظات أخرى وعلى مراحل تعليمية أخرى.
- إجراءُ دراسة عن اتجاهاتمعلمات وطالبات المرحلة المتوسطة نحو استخدام النمذجة الرقمية ثلاثية الأبعاد في أنشطة ((STEAM التعليمية لتنمية التفكير الابتكاري لدى طالبات المرحلة المتوسطة.
- إجراء دراسة مسحية لتحديد المعوقاتُ التي تحد من استخدام معلمات وطالبات المرحلة المتوسطة للنمذجة الرقمية ثلاثية الأبعاد في أنشطة ((STEAM التعليمية لتنمية المهارات لدى الطالبات.
المراجع:
أولاً: المراجع العربية.
إبراهيم،إنجي والبسيوني،محمد وحسن، شيماء.(2019).فاعلية برنامج قائم على النموذج البنائي التكاملي باستخدام الوسائط المتعددة التفاعلية في تنمية التفكير الرياضي والدافعية نحو تعلم الرياضيات لدى تلاميذ بطيئي التعلم بالمرحلة الابتدائية. جامعة بورسعيد، مجلة كلية التربية، (26)، 782 .
أبو الليف، هالة.(2019).فاعلية برنامج کورت “تنظيم الذات والمعلومات والوجدان” في تحسين التفکير الابتکاري لعينة من أطفال الروضة، عين شمس، مجلة البحث العلمي في التربية،(20)،311-313.
أبو عمرة، أسماء.(2020). أثر توظيف استراتيجية باير ( Bayer ) في تنمية مهارات التفكير التأملي في مادة العلوم والحياة لدى طالبات الصف الرابع الأساسي بغزة[دراسة ماجستير]. كلية التربية، الجامعة الإسلامية بغزة،28.
أبو عايش، فيروز.( 2019 ). أثر توظيف برنامج الكورت في تنمية مهارات التفكير التأملي لدى طالبات الصف السابع الأساسي في مادة العلوم،(رسالة ماجستير)، غزة، الجامعة الإسلامية ، كلية التربية، 9.
أبو موسى، أسماء حميد.( 2019).فاعلية وحدة العلوم مصممة وفق منحى STEM التكاملي في تنمية الممارسات العلمية لدى طالبات الصف التاسع، غزة، فلسطين ، الجامعة الإسلامية، كلية التربية.ال
إسماعيل، إيمان؛ عبد السلام، إيهاب.(2018).فعالية الاستقصاء التعاوني في تنمية مهارات التفكير فيالكيمياء لدى طلاب المرحلة الثانوية، المجلة المصرية للتربية العلمية،( 21)،135- 142.
إعلام، إسلام؛الزهراني، علي.(2018) .تصميم برنامج وسائط متعددة وقياس أثره لتنمية التحصيل والتفكيرالابتكاري لدى طالب المرحلة المتوسطة، القصيم، المجلة الدولية للعلوم التربوية والنفسية، (11)،159-231.
برونوين، ماك فرلين.(2017). تصميم مناهج ستيم للطلبة الموهوبين، إصدارات موهبة،( ترجمة محمود أحمد الوحيدي)،المملكة العربية السعودية: العبيكان للنشر، 68.
بهوت،عبدالجواد؛ البسيوني ،إبراهيم. ( 2020 ). أثر استخدام إستراتيجية الصف المقلوب في تنمية مهارات التفكيرالعليا في الديناميكا لدى طلاب الصف الثاني الثانوي. مجلة كلية التربية، جامعة
كفر الشيخ، (20)، 424.
بيلي، كارولين؛ مور، إفان.(2012).التعليم والتعلم الهندسي الفعال،(ترجمة عصام عبدالعزيز العمار،ماهر حمدي) جامعة الملك سعود: النشر العلمي والمطابع،172-178.
تويج ، علي حمود ؛عبد الحسين،عماد حمود.(2020). أثر استخدام طابعة ثلاثية الأبعاد في تنفيذ تصاميم النحت البخاري.مجلة لارك للفلسفة واللسانيات والعلوم الاجتماعية– بحوث الفنون،(8)، 36.
جروان،فتحي.(2013).الابداع: مفهومه- معاييره- ومكوناته. عمان، الأردن: دار الفكر للنشر والتوزيع ،123 -128.
الجريوي، سهام (2019).أثر التعلم بالتلعيب عبر الويب في تنمية التحصيل الاكاديمي والتفكير الابداعي لدى طالبات المرحلة الابتدائية، دمشق، مجلة اتحاد الجامعات العربية للتربية وعلم النفس، (3)،9- 17.
جودة، محمد. (2019).التمثيل المعرفي للمعلومات في التعليم الفني لتنمية مهارات التفكير الابتكاري، المجلة التربوية، عين شمس، (43)16-23.
حشاد، عماد شفيق؛ عبدالعزيز، ياسر محمد. (2016). الاستفادة من النمذجة الرقمية السريعة في تطوير المنتجات الحديدية المنفذة بالسباكة. جامعة دمياط، مجلة الفنون والعلوم التطبيقية،(4)، 6-11.
الحذني،وجدان.(2018). دورالوسائط الرقمية المتعددة في تكييف المناهج للتلاميذ الصم من وجهة نظر
معلميهم في المرحلة الابتدائية، جامعة الملك سعود، رسالة التربية وعلم النفس، (61)، 31-34.
حنكة، سليمة؛ شارف، منال .(2020).علاقة التفكير الابتكاري بجودة الحياة لدى طلبة الجامعة، الجزائر، جامعة حمة الخضر،(39-44).
الدغيم، خالد بن صالح .(2017).البنية المعرفية للطالب المعلم تخصص علوم فيما يتعلق بمجالات توجه STEM (العلوم والهندسة والتقنية والرياضيات) وتعليم العلوم ، مجلة دراسات في المناهج وطرق التدريس،(226)، 99-118.
الزبيدي، عوض (2020). سمات شخصية طلاب المرحلة الثانوية ذوي المهارات القيادية المرتفعةوالمنخفضة ومهارات التفكير العليا لديهم. دراسة مقارنة، المجلة العربية للعلوم التربوية والنفسية، المؤسسة العربية للتربية والعلوم والآداب، (35)، 246-280.
الزكري، حميدة. (1443، 7-10 شوال). تعليم STEAM، المؤتمر والمعرض الدولي للتعليمICEE 2022، المملكة العربية السعودية، الرياض : وزارة التعليم.
الزهراني، بشرى. (2019). أثر بيئة الحوسبة السحابية في تنمية التفكير الابتكاري لدى طالبات الصفالثالث ثانوي بالطائف، أسيوط، مجلة كلية التربية،(35)،6-25.
فكري،إيمان.(2020). تأثيربرنامج وسائط متعددة قائم على نظرية العبء المعرفي في تحسين صعوبات التعلم القرائية لدى أطفال الروضة ذوي صعوبات التعلم، مجلة كلية رياض الأطفال، جامعة بورسعيد،(16)، 918-948.
القاضي، عدنان محمد،الربيعة؛ سهام إبراهيم.(2018).دليل الممارسة الفعالة لـSTEMو STEAM،البحرين: دار الحكمة.
قنديل، علاء محمد سيد.(2010 ). القيادة الإدارية وإدارة الابتكار. الأردن: دار الفكر138-139
سالم، ياسين.(2020). أثرالتعلم ذوالوسائط المتعددة على التفكيرالبصري لدى طلاب كليةالتربية. المجلة
الدولية للعلوم التربوية والنفسية: المؤسسة العربية للبحث العلمي والتنمية البشرية، (40 )، 58.
سعيد، كرم.(2015).الطباعة ثلاثية الأبعاد؛ ثورة صناعية للقرن الحادي والعشرين. جريدة الحياة، علوم وتكنولوجيا،28.
سلامة، حسن ؛ صبري، أسماء .(2020).فاعلية نموذج “آدي شاير” علىتسريع نمو بعض المفاهيم العلمية وتنمية بعض مهارات التفكير لدى أطفال ما قبل المدرسة، مجلة شبابالباحثين في العلوم التربوية، جامعة سوهاج، (4)،26-32.
سلامة،عبدالله.(2012). توظيف التفكيرفي العملية التعليم، بيروت: دار الكتب العلمية، 112.
سيف الدين، هدى برهان.(2015) .كتيب تصحيح اختبار تورانس للتفكير الابتكاري، عمادة البحث العلمي، جامعة الملك عبد العزيز.
شواهين، خير سليمان.(2016).طرائق حديثة في التعلم برنامجSTEMفي التعلم ونماذج تطبيقية(7-9)، الأردن: عالم الكتب الحديث.
الشمري،عبيدوالكندري،خالدوالقطان،هاني.( 2018 ). دورالنمذجة التعليمية في تنمية مستوى مهارات الإبداع المهني لدى معلمي المرحلة الابتدائية بدولة الكويت من وجهة نظرهم في ضوء بعض المتغيرات، مجلة التربية، جامعة الأزهر، (180)، 834.
شلتوت،محمد؛ العبدالله، ديمة.(2019). الطباعة ثلاثية الأبعاد في التعليم(أسس ومهارات النمذجة التعليمية) ، الرياض: مكتب التربية العربي لدول الخليج(13-54).
الشهراني، عهود.(2019). أثر توظيف برنامج بالوسائط المتعددة على تحصيل طالبات الصف الرابع الابتدائي اللاتي لديهن صعوبات تعلم الرياضيات في مهارة الجمع بدون حمل في مدارس الفردوس الأهلية، مجلة البحث العلمي في التربية، جامعة عين شمس،(20)،411 -439.
الشهري، عبد العزيز.(2019). فاعلية استخدام برمجية وسائط متعددة في تنمية بعض مهارات حفظ القرآن الكريم لدى طالب المرحلة الثانوية بمدارس تحييظ القرآن الكريم في محافظة النماص، مجلة كلية التربية، جامعة أسيوط، 34(8)226-244.
الشهري، يزيد علي؛ الحافظي، فهد.(2021).أثر المحفزات الرقمية في منصات التعلم المقلوب على التفكير الابتكاري لدى طلاب المرحلة الثانوية. المجلة الدولية للعلوم التربوية والنفسية ، (47 )،187.
الشيخ،مصطفى؛ يوسف،هالة.( 2020). استراتيجية قائمة على نظرية السيطرة الدماغية لتنمية مهارات التفكيرفي الكيمياء لدى طلاب المرحلة الثانوية، مجلة كلية التربية ،جامعة كفرالشيخ، (20)،370-371.
الطنطاوي،رمضان؛ سليم،شيماء( 2017). استخدام مدخل العلوم المتكاملة لتنمية مهارات التفكير عالي الرتبة لدى الطلاب المعلمين بكليتي التربية والتربية النوعية،مجلة كلية التربية، جامعة بهنا، (28)،399-410.
عبوشي،مصعب محمد؛ شناعة،هشام عبد الرحمن.(2022). فعالية تطبيق منحى(STEM)في تنميةالعمل الجماعي والتفكير الناقد والإتجاه نحوه لدى طلبة المرحلة الأساسية في فلسطين، مجلة الجامعة الإسلامية للدراسات النظرية والنفسية، (5) ،268-290.
العامري، فؤاد؛ الشرجبي، غيلان؛ السياغي، خديجة.(2018).فاعلية استخدام برنامج في اللعب على تنمية التفكير.
عبدالرحمن،فايزة.(2019). فاعلية الأنشطة المصاحبة للتعلم المتناغم معا لدماغ في تنمية التحصيل الأكاديمي لمادة المناهج وبعض مهارات التفكيرلدى طالبات المستوى السادس بقسم رياض الأطفال بكلية التربية بالسعودية، مجلة التربية، جامعة الأزهر، ( 182)، 369.
عبدالله،أمينابراهيم.(2016). الطباعة ثلاثية الأبعاد[رسالة دكتوراه].كليةالتربية،جامعةالاسكندرية.259-280.
العطفي، عماد.(2013). الطباعة ثلاثية الأبعاد ثورة المستقبل القريب. مجلة وصلة، العدد(5)، 20-26.
العطوي، صالح سلامة.(2019). تنمية التفكير الإبداعي لدى طلبة المملكة العربية السعودية في مادة الرياضيات، مراجعة أدبية، المجلة الإلكترونية الشاملة متعددة المعرفة لنشر الأبحاث العلمية والتربوية.مجلة وصلة، العدد(14)، 12-21.
العنزي، أحلام محمد؛ العنزي، فياض حامد.(2021).أثر وحدة تدريسية مطورة وفق مدخل العلوم المتكاملة (العلوم، التقنية، الهندسة، الفنون، الرياضيات) في تنمية التفكير الإبداعي لدى طالبات الصف الأول المتوسط، مجلة العلوم التربوية،الرياض،المجلد33، العدد(4).
علي، منى محمود ؛محمد،شريف محمود. (2019). تحسين إدراك المقرر التعليمي باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد. مجلةالعمارة والفنون ، (15)، 3.
عيد، هناء سامي. (2021).أثر النمذجة الرقمية في تنمية مهارات التفكير اللغوي والدافعية للإنجاز لدى طالبات الصف الثامن الأساسي بمبحث اللغة العربية في محافظات غزة. كلية التربية، جامعة الأقصى، 16-32.
غانم ، تفيده سيد احمد. )2013) .أبعاد تصميم مناهج(STEM)وأثر منهج مقترح في ضوئها لنظام الارض في تنمية مهارات التفكير في الأنظمة لدى طلاب المرحلة الثانوية. مجلة كلية التربية، جامعة بني سويف، العدد1،ص 115.
غانـم، تفيدة. )2015). وحدة مقترحة في التكنولوجيا الخضراء قائمة على التصميم التكنولوجي وفاعليتها في تنمية مهارات تنمية مهارات تصميم النماذج التكنولوجية واتخاذ القرار في مقرر العلوم البيئية لطالب الصف الثالث الثانوي، مجلة التربية العلمية،(18)، 1-54.
غالب،سهام.(2020). أساليب التفكيرالمفضلة لدى طلبة كلية التربية جامعة تعز،المجلة التربوية الدولية المتخصصة، دار سمات للدراسات والأبحاث، (9)،91.
مقدم، عبد الحفيظ. (2015). مناهج البحث العلمي في العلوم الاجتماعية والتربوية والنفسية، الرياض: دار النشر الدولي.
مؤتمر التميز البحثي في تطوير العلوم والرياضيات.(2015).توجه العلوم والتقنية والرياضيات والهندسة ((STEM، الرياض، جامعة الملك سعود.
مؤتمر التعليم الدولي.(2022). التعليم في مواجهة الأزمات: الفرص والتحديات ،وزارة التعليم، الرياض.
الدوسري ، هند مبارك. (2015). واقع تجربة المملکة العربية السعودية في تعليم STEM على ضوء التجارب
الدولية. مؤتمر التميز في تعليم وتعلم العلوم والرياضيات الأول “توجه العلوم والتقنية و والهندسة والرياضيات”STEM”، جامعة الملك سعود ، 5-7 مايو ، ص 599 – 640.
المحيسن، إبراهيم عبدالله؛ خجا، بارعة بهجت.(2015). التطوير المهني لمعلمي العلوم في ضوء اتجاه تكامل العلوم والتقنية والهندسة والرياضيات STEAM.كتاب بحوث مؤتمر التميز في تعليم وتعلم العلوم والرياضيات الأول، مركز التميز البحثي، جامعة الملك سعود،ص 20-24.
مسلم،محسن؛ رديق،مصطفى.( 2019). أثربرنامجالكترونيقائمعلىالنمذجةوالمحاكاةفيتنميةمهارات ماوراءالمعرفةلدىطلبةالجامعة. المجلةالعربيةللعلومالتربويةوالنفسية،المؤسسةالعربيةللتربيةوالعلوم والآداب،(8)،183.
المشيخي،غالب. (2014).أساسيات علم النفس،الأردن: دار المسيرة للنشر والتوزيع ،30-47.
المطيري، مؤمنة ( 2019 ). فاعلية استراتيجية L.W.Kفي تنمية مهارات التفكير العليا لدي طالبات الصف السادس الابتدائي في مقرر الحديث والسيرة النبوية. مجلة العلوم التربوية، جامعة الإمام محمد بن سعود الإسلامية، (20)،185-187.
المنتشري،صالحة (2018) أثر االمخططات المعلوماتية في تنمية مهارات تصميم برمجيات الوسائط المتعددة لدى طالباتا لدراسات العليا بكلية التربية. المجلة الدولية للعلوم التربوية والنفسية، المؤسسة العربية للبحث العلمي والتنمية البشرية، (11)،21.
منصور، أحمد .(2015).تكنولوجيا التعليم، الأردن: الجنادرية للنشر والتوزيع.
النافع، عبدالله.(1428).قياس التفكير الإبداعي- تقنين مقياس تورانس للتفكير الإبداعي وتطبيقاته في البيئة السعودية. الملتقى الإداري الخامس للإبداع والتميز الإداري، المملكة العربية السعودية.
نصار،حنان(2019). فاعلية برنامج باستخدام الوسائط المتعددة التفاعلية في تنمية بعض المهارات الفنية
للطالبة معلمة الروضة واتجاهها نحوالتعلم الإلكتروني. مجلة الطفولة والتربية، جامعة الإسكندرية، (40)،94-95.
همام، أحمد ياسر.(2018).فاعلية وحدة مقترحة في ضوء مدخل ( (stemلتنمية التفكير التصميمي في مادة العلوم لدى تلاميذ المدارس الرسمية للغات. كلية التربية ، جامعة حلوان.
هلال، سامية.(2021 ).فاعلية وحدة مطورة في ضوء مدخل التكامل المعرفيSTEM ) )في تنمية بعض مهارات القرن الحادي والعشرين لدى تلاميذ المرحلة الابتدائية، مجلة الجمعية المصرية لتربويات الرياضيات،(3)،221-254.
ثانياً: المراجع الأجنبية.
Aldahmash, A., Alamri N., & Aljallal. M. (2019). Saudi Arabian science and mathematics teachers attitudes toward integrating STEM in teaching before and after participating in a professional development program, Cogent Education, 6 (1), 1-21.
Aleksankov, A.M.(2017).The Fourth industrial revolution and modernization of education: international experience.Strategic priorities,1(13),53-69.
Anderson, C. (2016). An Evaluation of a STEM-Based Afterschool Program for At-Risk Youth (Master Thesis). Portland State University, USA.
Bybee, Rodger W. (2013). The Case for STEM Education: NSTAPress.
Carneiro, L., Araújo, H., Barbosa, G & Prata, D. (2020). Digital Learning Tools, Revista Humanidades e Inovação, 8(9), 214-222.
Carter, et al, (2014).The role of 3D printing in teaching and education in human skeletal anatomy.University of Manitoba, Canada.
Chen, C., & Lo, K. (2019). From Teacher-Designer to Student-Researcher:
A Studies of Attitude Change Regarding Creativity in STEAMEducation
Using Makey as a Platform for Human-Centred Design Instrument. Journal for STEM Education Research, 2(1), 75-81.
Cheng, Li; Antonenko, Pavlo.(2021). Exploring the role of 3D printing and STEM integration levels in students’ STEM career interests. British Journal of Educational Technology.
British Journal of Educational Technology – Wiley Online Library
Coskun, T., Deniz, Gul.(2021).Thecontribution of 3D computer modeling education to twenty-first centuryskills, International Journal of Technology and Design Education.
Colegrove, Kurt. (2012).3D Printers in the Library: Toward a Fablab in the Academic Library design, technology.
Dagdilelis, V. (2018). Preparing teachers for the use of digital technologies in
their teaching practice. Research in Social Sciences and Technology, 3(1),
109-121. Retrieved from
http://ressat.org/index.php/ressat/article/view/345.
Dees, E.(2014). Using 3D printing for the Instruction of Petrophysical Properties. Master Thesis. Presented to the Faculty of the Graduate School, The University of Texas: Austin.
Dehaan, R. (2011). Teaching Creative Science Thinking. Science, 334(6062),1499-1500.
Dickson, Brandon; Weber, Jessica.(2020). The role of productive failure in 3D printing in a middle school setting. International Journal of Technology and Design Education.
https://doi.org/10.1007/s10798-020-09568-z
France, Anna Kaziunas (2013)3D Printing: Maker Media Inc.
Gul, S, Vuran, S, Gonen, A, Uslucan, G & Kayhan, H. (2019). Effectiveness of Video Modeling in Teaching Following Public Direction Signs for Students
with Autism Spectrum Disorders, Journal of Education (49).
Hatch, Mark . (2013). The Maker Movement Manifesto: Rules for Innovation in the New World of Crafters, Hackers, and Tinkerers McGraw-Hill.
Horvath, Joan (2014). Mastering 3D Printers. USA: Heinz.FRAN
Jackson, B.(2015).3D printing industry, translate a free book by Aly engine Abdelhakm Mahmoud albalawaly.
3D Printing Industry-The Authority on 3D Printing & Additive Manufacturing
Kapur, M. (2012). Productive failure in learning the concept of variance. Instructional Science, 40, 651–672.
Kerbeline, C.( 2014). Setting up the Hardware and Software for a 3D printer . March 28th 2014 .Design Team8.ECE 480.
Knill, Oliver, Slavkovsky, Elizabeth(2013). Thinking like Archimedes with a 3d printer, Cornell University.
Krassenstein, Eddie (2014). Why 3D printing Needs to Take off in Schools Around the World, 3D print.
http://3dprint.com/27743/3d-printing-benefits-
Kumtepe. A. T, Gene, E L.Johnston, & A. Demarco(Eds.). (2015). STEM in Early Childhood Education.In STEM Education: Concepts, Methodologies,Tools, and Applications(Vo1.1, pp. 1-12).UnitedState
of America: InformationScience References (an imprint of IGI Global).
Lipson, Hod, kurman, Melba .(2014). Fabricated: The New World of 3D Printing. John Wiley & Sons.
Loibl, K, & Leuders, T. (2018). Errors during exploration and consolidation—The effectiveness of productive failure as sequentially
guided discovery learning. Journal für Mathematik-Didaktik, 39(1),
69–96.https://doi.org/10.1007/s13138-018-0130-7.
Macda, J. (2012). STEM to STEAM: Art in K-12 is key to building a strong
economy. Edutopia: What works in education.
URL:http://www.edutopia.org/blog/stem-to-steam-strengthenseconomy-john-maeda.
Macda, J. (2013). STEM+ART=STEAM, The STEAM Journal,1(1), Article
- Retrieved from: https://scholarship.claremont.edu/steam/vol1/iss1/34/
Mcvay, Mark Roobert (2014). Building A Mathematics Laboratory for Tactile
learners using a 3D printer.Master Thesis. In mathematics, Graduate
Faculty, Texas Tech University. The USA.
Micallef, Joe (2015). Beginning Design for 3D Printing.NSTA Apress.
Oh, J., Lee, J., & Kim, J. (2013). Development and Application of STEAM
Based Education Program Using Scratch: Focus on 6th GradersScience in
Elementary School. Multimedia and Ubiquitous Engineering, 240, 493-
501.
Ozdemir, O., & Isik, H. (2015).Effect of inquiry-based science activities on
prospective elementary teachers’ use of science process skills and inquiry
strategies. Journal of Turkish Science Education, 12(1), 43-56.
Perrault, T. (2016). Digital Companies Need More Liberal Arts Majors
Harvard Business Review. URL:
https://hbr.org/2016/01/digital-companies-need-more-liberal-arts-majors
Popa, R. &Ciascai, L. (2017). Students’ Attitude towards STEM Education, Acta Didactica Napocensi, 10(4), 55-62. ISSN 2065-1430
Sharma, Vishal.Singh,Sharanjit.(2016).Rapid Prototyping Process Advantage
comparison and application, International Journal of Computational Intelligence Research ISSN, Research India Publications, p4.
(http://www.ripublication.com).
Shatunova1 & Anisimova .(2019). STEAM as an Innovative Educational, Journal
of Social Studies Education Research, 10 (2), 131-144.
Sousa, D. A., &Pilecki, T. (2013).From STEM to STEAM: Using brain-
compatible strategies to integrate the arts. Thousand Oaks, CA: Corwin. Teaching Artist Journal, 6(3), 185-196.
Thomasian, J. (2011). Building A Science, Technology, Engineering, and Math
Education Agenda Practices.
(https://files.eric.ed.gov/fulltext/ED532528.pdf).
Torrance, E. (1976). Guiding Creative. New York: Robert E. Krieger Publishing Company, Huntington.P139.
Tsurusaki, B. K., Tzou, C., Conner, L. D.C., & Guthrie, M. (2017). 5th-7th
grade girls’ conceptions of creativity: Implications for STEAM
education. Creativity Education, 2(8), 255-271.
Willemsen, Dennis (2015). Designing Haptic Graphics for Mathematics.Master
Thesis. Science Design Engineering, Delft University of Technology: Holland.5-10
