لیو[۷۰] 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 می‌باشد.
جدول ۳‑۱ مشخصات طرح پژوهشی
پس آزمون
متغیر
پیش آزمون
T2
X1
T1
گروه آزمایش ۱
T2
X1
T1
گروه آزمایش ۲
در یک گروه به روش آزمایشگاه واقعی، و در گروه دیگر به روش آزمایشگاه مجازی در قالب نرم افزار آزمایشگاه مجازی کروکدیل[۷۱] آموزش انجام می پذیرد.
۳-۴ جامعه آماری
جامعه آماری پژوهش حاضر، شامل دانش آموزان پسر پایه هفتم دوره اول متوسطه مدرسه نمونه دولتی پسرانه شهرستان پیشوا که در سال تحصیلی ۹۴-۱۳۹۳ مشغول به تحصیل بودند که مجموعا شامل ۹۶ دانش آموزان در قالب سه کلاس پایه هفتم بود..
۳-۵ نمونه آماری
در راستای بررسی فرضیه های پژوهش، از نمونه گیری در دسترس استفاده شده است زیرا امکان انتخاب تصادفی دانش آموزان و قرار دادن آن ها در کلاس های متفاوت وجود نداشت. از میان مدارس دوره متوسطه اول آموزش و پرورش شهرستان پیشوا تعدادی که قابلیت های مد نظر که همان داشتن امکانات مورد نیاز آزمایش های واقعی و تجهیزات مورد نیاز آزمایشگاه مجازی بود را داشتند شناسایی و با بررسی های بیشتر و همچنین در نظر گرفتن دبیران علوم تجربی مدارس و زمان آموزشی مورد نیاز مدرسه پسرانه نمونه دولتی شهید مصطفی چمران به صورت هدفمند انتخاب گردید. در این آموزشگاه از میان سه کلاس پایه هفتم، دو کلاس به صورت تصادفی انتخاب گردیدند.
در این تحقیق، گروه‌های پژوهشی شامل دو گروه آزمایشی می‌باشد که حجم نمونه ها شامل دو گروه که هر گروه متشکل از یک کلاس ۳۱ نفره می‌باشد. یک گروه آزمایش شامل یک کلاس با انجام آزمایش واقعی و گروه آزمایش دوم شامل یک کلاس با انجام آزمایش مجازی. از آنجای که انجام آزمایش برای دانش آموزان چه به صورت واقعی و چه به صورت مجازی شرط اصلی برای یادگیری می‌باشد پس نیازی به داشتن گروه گواه نیست.
جدول ۳-۲ مشخصات گروه‌های پژوهشی
گروه
تعداد
جنس
سن
پایه تحصیلی
مقطع
- آزمایش واقعی
۳۱
پسر
میانگین
۱۳ ساله
هفتم
متوسطه اول
- آزمایش مجازی
۳۱
کل
۶۲
۳-۶ ابزار پژوهش
در این پژوهش از طرح پیش آزمون و پس آزمون استفاده شده است. آموزش در هر یک از گروه ها مجزا می‌باشد. در یک گروه به روش آزمایشگاه واقعی، و در گروه دیگر به روش آزمایشگاه مجازی در قالب نرم افزار آزمایشگاه مجازی کروکدیل آموزش انجام می پذیرد. مفاهیم بر اساس سرفصل های مد نظر بخش های فیزیک و شیمی کتاب علوم تجربی پایه هفتم انتخاب می‌گردد و شامل ۷ مفهوم اصلی انبساط، چگالی، اسیدها و بازها، تصعید، اکسیدشدن، رسانایی گرمایی و کار خواهد بود. هر گروه دوبار مورد آزمایش و اندازه گیری قرار می گیرند. اول با اجرای پیش آزمون و بار دیگر با اجرای پس آزمون. اجرای این پژوهش در طی ۷ جلسه ۹۰ دقیقه ای صورت می‌گیرد. سپس پس آزمون برگزار خواهد شد. برای پیش آزمون و پس آزمون از آزمون علمی شامل ۲۰ سوال با ارزش بارم یک برای هر سوال و مجموع ۲۰ نمره برای کل آزمون در قالب طرح سوال از مفاهیم ارائه شده در سه سطح دانش، درک و فهم و کاربرد که در مورد هر مفهوم یک سوال به عنوان تعریف مفهوم در سطح دانش، یک سوال در قالب طراحی آزمایش در مورد مفهوم در سطح درک و فهم و یک سوال در قالب استفاده از مفهوم در موقعیتی متفاوت در سطح کاربرد، طرح شد. بجز یک مفهوم که سطح درک و فهم و کاربرد در قالب یک سوال بیان شده بقیه مفاهیم هر یک شامل سه سوال می‌باشند.
۳-۷ روایی و پایایی ابزارهای پژوهش
روایی[۷۲] ویژگی عمده ای است که آزمون ها بایستی دارا باشند تا بتوان به نتایج آن ها اعتماد کرد. مفهوم روایی به این سوال پاسخ می‌دهد که ابزار اندازه گیری تا چه حد خصیصه مورد نظر را می سنجد. بدون آگاهی از اعتبار ابزار اندازه گیری نمی توان به دقت داده ها اطمینان داشت. در این پژوهش روایی کار تطابق مفاهیم با اهداف درس علوم تجربی و انتخاب توسط خود پژوهشگر به عنوان یکی از اعضای گروه اعتباربخشی کتاب پایه هفتم علوم تجربی دوره اول متوسطه وزارت آموزش و پرورش می‌باشد.
پایایی[۷۳] به ثبات نتایج حاصل از اجرای آزمون و یا وسیله سنجش گفته می شود و در پژوهش حاضر پایایی وسیله سنجش که همان سوالات آزمون می‌باشد عبارت است از استخراج سوالات از سوالات استاندارد و رسمی کتب درسی که توسط مولفین کتاب علوم تجربی طرح گردیده است.
۳-۸ روش اجرای پژوهش
در ابتدای سال تحصیلی و پس از مشخص شدن جامعه آماری و نمونه آماری دانش آموزان ورودی مدرسه نمونه شهید دکتر مصطفی چمران که با آزمون مجوز ورود به مدرسه خاص را دریافت نموده اند بر اساس نمره کل آزمون ورودی به صورت مساوی در کلاس ها تقسیم شدند. بعد از بررسی های لازم و پس از مشورت با صاحب‌نظران و دبیران مجرب علوم تجربی بر اساس اهداف مد نظر دوره و پایه مفاهیمی استخراج و بر اساس آن ها سوالاتی در سه سطح دانش، درک و فهم و کاربرد برای مفاهیم طرح شد. در مرحله بعد دبیران علوم مدرسه مورد بررسی قرار گرفتند و مقرر شد دبیری که هم در انجام آزمایش واقعی و هم کار با نرم افزار آزمایشگاه مجازی مهارت بهتری دارند مسئولیت آموزش را برعهده بگیرند. سوالات در قالب پیش آزمون در شرایط کاملا استاندارد امتحانی از دانش آموزان بر اساس نمره ۲۰ گرفته شد. سپس در مدت ۴ هفته هر هفته ۲ جلسه در ساعات فوق برنامه طراحی شده برای درس علوم، آموزش در یک کلاس به صورت آزمایشگاه واقعی و در یک کلاس به صورت آزمایشگاه مجازی با کمک نرم افزار کروکودیل در دو بخش شیمی و فیزیک کتاب علوم تجربی صورت پذیرفت. در انتها پس آزمون با همان سوالات پیش آزمون و با ملاک نمره ۲۰ گرفته شد. کلیه مراحل اجرا توسط پژوهشگر و تیم مشاور متشکل از دیگر دبیر علوم تجربی مدرسه و همچنین سرگروه تکنولوژی و گروه‌های آموزشی درس علوم تجربی شهرستان به دقت نظارت می شد.
۳-۹ روش تجزیه و تحلیل داده ها
