تجربه‌ی زیسته‌ی نوآوری در طراحی آزمون‌های درس دینامیک
کد مقاله : 1058-NEXT
نویسندگان:
آرش بهرامی *1، غزل بیگلری1، مهدیس ربانی1، حمیدرضا عاکف1، پارسا فقیهی2
1دانشکده مهندسی مکانیک- دانشگاه تهران
2دانشکده‌ مهندسی مکانیک- دانشگاه تهران
چکیده مقاله:
با آغاز همه‌گیری کووید 19 و تعطیلی دانشگاه‌ها در هفته‌های پایانی سال 1398، جامعه‌ی دانشگاهی با شرایطی تازه روبرو شد که در تاریخ شکل‌گیری دانشگاه، در مفهوم نوین آن، بی‌سابقه بود. بخش بزرگی از جامعه‌ی دانشگاهی در سرتاسر دنیا با آموزش الکترونیک و فناوری‌های مرتبط با آن اشنایی کافی نداشتند و این شیوه را تاکنون تجربه نکرده بودند. شرایط جدید همگان را واداشت تا در زمانی کوتاه با نرم‌افزارها و سامانه‌های مربوط به آموزش الکترونیک آشنا شده و آموزش دانشجویان را از راه دور ادامه دهند. چنانچه انتظار می‌رفت قاطبه‌ی استادان دانشگاه به‌رغم نداشتن تجربه و آمادگی قبلی توانستند خود را با شرایط نو تطبیق دهند و آموزش را پس از وقفه‌ای کوتاه به شیوه‌ی الکترونیک از سرگیرند. تطبیق با شرایط جدید طبعا برای بسیاری از استادان که با شیوه‌های سنتی آموزش خو گرفته بودند با دشواری‌هایی همراه بود. اما به‌زودی و پس از طی شدن دوره‌ی یادگیری مقدماتی بر همگان روشن شد که آموزش الکترونیک ابزارها و امکانات متعدد، متنوعی فراهم می‌آورد که مدرسان در آموزش سنتی از آن بی‌بهره بودند. چنین به نظر می‌رسد که تجربیات دوره‌ی همه‌گیری بستری برای آموزش ایجاد کرده است که استفاده از آن در دوران پساهمه‌گیری نیز سودمند خواهد بود. با وجود منافع گسترده، آموزش الکترونیک در دوران همه‌گیری سبب پدید آمدن معضلات و مشکلاتی در جامعه‌ی دانشگاهی شد که شاید مهم‌ترین آن کاهش تعاملات انسانی چهره‌به‌چهره در فرآیند آموزش و پژوهش است. تجربه‌ی همه‌گیری در یک سال و نیم اخیر نشان داد افزون بر این معضل بنیادین که چه‌بسا راه حل ساده‌ای نیز برای آن وجود نداشته باشد، مشکلاتی نیز در سطح پایین‌تر و در چگونگی پیاده‌سازی شیوه‌های مرسوم آموزش الکترونیک بروز می‌کند. یکی از این مشکلات که مقاله‌ی حاضر به آن می‌پردازد موضوع چگونگی ارزشیابی دانشجویان و طراحی و برگزاری آزمون‌ها به شیوه‌ی الکترونیک است.
چگونگی ارزیابی دانشجویان در آموزش الکترونیک و طراحی آزمون و برگزاری آن از اساسی‌ترین پرسش‌هایی است که جامعه‌ی دانشگاهی در دوران همه‌گیری با آن مواجه بوده است. تقریبا تمامی پژوهشگران حوزه‌ی آموزش الکترونیک بر ضرورت تکمیل فرایند یادگیری از طریق تعیین تمرین و پروژه تاکید دارند. به علاوه، در اکثریت درس‌های دوره‌ی کارشناسی به‌ویژه درس‌های پایه ارزیابی مستمر با برگزاری آزمونک‌ها و آزمون‌ها ضرورت دارد. این آزمونک‌ها و آزمون‌ها باید به‌گونه‌ای متناسب با شرایط ویژه‌ی دوره‌ی همه‌گیری و سازوکارهای یادگیری الکترونیکی طراحی و پیاده‌سازی شوند: آزمون باید عادلانه باشد و سوالات مطرح شده برای دانشجویان مختلف از سطح دشواری یکسانی برخوردار باشد. همچنین سوال‌های آزمون و شرایط برگزاری آن باید به‌گونه‌‌ای طراحی شود تا ضمن حصول اطمینان از سلامت آزمون دانشجویان را تحت تنش و فشار روحی قرار ندهد و تا حد ممکن به حریم خصوصی دانشجویان نیز احترام گذاشته شود. بسیاری از دانشجویان و خانواده‌شان در طول دوران همه‌گیری تحت تاثیر پیامدهای مستقیم و غیر مستقیم بیماری کووید 19 قرار گرفته‌‌اند و شمار قابل توجهی از آنها به افسردگی و سایر اختلالات روحی و روانی دچار شده‌اند. این مشکلات سبب شده است دانشجویان نتوانند چنانچه شایسته است عملکرد مطلوبی در فراگیری درس‌ها از خود نشان دهند. از سوی دیگر، دغدغه‌ی صواب استادان و مدرسان دانشگاه‌ها برای حفظ سلامت آزمون‌ که لازمه‌ی اجرای عدالت در ارزیابی دانشجویان است در برخی موارد به اجرای راه‌کارهایی منجر شده است که نه تنها با روح آموزش تناسب ندارد بلکه دانشجویان را تحت فشار و تنش مضاعف قرار می‌دهد و سلامت روح و روان ایشان را به مخاطره می‌اندازد. برخی شیوه‌های متداول برای حفظ سلامت آزمون و ارزیابی دانشجویان عبارتند از طراحی سوالات دشوارتر از حد معمول تا فرصت مشورت و همکاری از دانشجویان گرفته شود، تعیین زمان محدودتر از حد معمول برای آزمون، توزیع تصادفی سوال‌ها و عدم امکان بازگشت به سوال قبلی، آزمون‌های چندگزینه‌ای و برهم‌ریختن ترتیب سوال‌ها و گزینه‎ها، استفاده از بانک سوال و انتخاب تصادفی سوال‌ها برای هر دانشجو، استفاده از امکانات سامانه‌های یادگیری الکترونیک و طراحی سوال‌های پارامتری که در آنها برای هر دانشجو اعداد متفاوتی تولید می‌شود، استفاده از نرم‌افزارهای نظارت و مراقبت مانند امن‌آزمون و استفاده از دوربین و واپایش دانشجویان در هنگام برگزاری آزمون. هر یک از شیوه‌های یادشده مزایا و معایبی به همراه دارد که در اینجا به جهت رعایت اختصار به آنها نمی‌پردازیم. در نخستین نگاه شاید استفاده از نرم‌افزارهای نظارت و مراقبت از آزمون و واپایش دانشجویان با استفاده از دوربین راه‌کاری به‌واقع عادلانه و مناسب به نظر آید. اما با توجه به اینکه برخی دانشجویان ساکن روستاها و شهرهای کوچک دسترسی مناسبی به اینترنت پرسرعت ندارند و حتی برخی از داشتن لپ‌تاپ نیز محروم هستند (و ناگزیر به تلفن همراه هوشمند اکتفا می‌کنند)، استفاده از این راه‌کار برخی دانشجویان را با تنش و فشار فکری و روانی مواجه کرده است. در پاره‌ای موارد دانشجویان به دلیل جمعیت زیاد خانواده و کمبود فضا، حتی مکان مناسبی در منزل برای روشن کردن دوربین خود در اختیار نداشته‌اند. به این معضلات باید مشکلات فنی سامانه‌های نوپای یادگیری الکترونیک را نیز افزود که گاهی برای خود استادان دانشگاه نیز مشکلاتی پدید آورده است.
نویسندگان مقاله‌ی حاضر کوشیدند با توجه به تمامی این مسائل راه‌کاری نو برای طراحی سوا‌ل‌های آزمون‌ها و آزمونک‌های درس دینامیک که از درس‌های پایه‌ی رشته‌ی مهندسی مکانیک و برخی دیگر از رشته‌های مهندسی چون هوافضا و عمران است پیشنهاد دهند و آن‌را در عمل پیاده‌سازی نمایند. شایان توجه است شیوه‌ی ارائه شده قابل استفاده در بسیاری از درس‌های سایر رشته‌های مهندسی نیز می‌باشد. همچنین لازم به ذکر است در این شیوه تاکید بر نوآوری در طراحی سوال‌های آزمون بوده است و روش اجرایی خاصی برای برگزاری آزمون ارائه نمی‌شود. سوال‌های آزمون از طریق سامانه‌ی یادگیری الکترونیکی دانشگاه تهران به‌صورت همزمان در اختیار دانشجویان قرار می‌گیرد. همه‌ی دانشجویان سوال‌های یکسانی دارند، قابلیت رفت و برگشت بین سوال‌ها وجود دارد و زمان کافی در اختیار دانشجویان قرار می‌گیرد. همچنین از دوربین و سامانه‌های واپایش آزمون استفاده نمی‌شود. دانشجویان اجازه دارند آزادانه از جزوه، کتاب درسی، سایر کتاب‌ها و مراجع، کامپیوتر و نرم‌افزارهای مهندسی و نیز محتوای اینترنتی استفاده نمایند اما مشورت با دیگران مجاز نیست.
در این شیوه‌ی طراحی آزمون بر خلاف سوال‌ها و مسائل موجود در کتاب‌های درسی و مراجع درس دینامیک که در آزمون‌های حضوری با تغییراتی مورد استفاده قرار می‌گرفت، سعی شد سوال‌های واقعی با نگاه مهندسی مطرح شود. برای روشن‌تر شدن موضوع، ایده را در قالب یک مثال بسط می‌دهیم:
یک مسئله‌ی کلاسیک که در اغلب کتاب‌های دینامیک مهندسی مطرح می‌شود مسئله‌ی حرکت یک کره‌ی صلب روی زمین مسطح است. در این مسئله با دادن جرم کره، شعاع آن، ضریب اصطکاک بین سطح و کره، سرعت زاویه‌ای اولیه و سرعت مرکز کره در ابتدای پرتاب مثلا پرسیده می‌شود پس از مدت زمان مشخص مرکز کره چه مسافتی طی می‌کند یا سرعت زاویه‌اس کره پس از طی کردن این مسافت چه‌قدر است. در کتاب‌های درسی تمامی داده‌های مسئله به‌طور کامل و دقیق مشخص شده و فرضیات مسئله نیز ارائه می‌شود. چنین مسئله‌ای یک جواب مشخص و دقیق دارد و طرح آن در آزمون به این‌صورت ممکن است به سلامت آزمون آسیب جدی وارد کند. اما همین مسئله می‌تواند به شکل دیگری مطرح شود:
یک توپ بولینگ توسط بازیکنی که در یک زمین استاندارد بولینگ مشغول بازی است به‌صورت مستقیم به سمت هدف پرتاب می‌شود. تخمین بزنید چند ثانیه طول می‌کشد تا توپ به هدف برخورد کند.
در این سوال بر خلاف مسئله‌ی کلاسیک حرکت کره‌ی صلب بر زمین مسطح هیچ‌یک از داده‌های مسئله و حتی فرضیات مورد نیاز برای حل مسئله به دانشجو داده نمی‌شود. دانشجو باید با فکر کردن به مسئله‌ی واقعی ابتدا مدلی از توپ بولینگ ارائه کند. به عنوان نمونه باید دریابد که توپ بولینگ را با تقریب خوبی می‌توان با یک کره‌ی صلب مدلسازی کرد. سپس باید به این پرسش پاسخ دهد که آیا توپ همگن است یا غیر همگن. برای یافتن جرم و شعاع توپ ضروری است از جستجوی اینترنتی استفاده کند. همچنین ابعاد زمین بولینگ را در وب بیابد. لازم است با استفاده از دانش و تجربه‌ی مهندسی ضریب اطکاک بین توپ و سطح زمین را تخمین بزند و این پرسش پاسخ دهد که آیا توپ در طول حرکت خود دچار لغزش می‌شود یا حرکت غلتشی محض را تجربه می‌کند. همچنین لازم است تخمینی معقول و منطقی از سرعت اولیه‌ی مرکز توپ و سرعت زاویه‌ای اولیه‌ی توپ ارائه دهد. در نهایت دانشجو با انجام فرضیات مناسب، ساده‌سازی‌های مهندسی و اعمال قوانین فیزیکی مدلی ریاضی از مسئله‌ی واقعی ارائه کرده و با تخمین مقادیر عددی پارامترها مسئله را حل می‌کند.
طرح سوال‌های به این شیوه از وجوه مختلف مزیت‌هایی دربردارد: در وهله‌ی نخست بدون وارد کردن فشار و تنش به دانشجویان به حفظ سلامت آزمون کمک شایان توجهی می‌شود. با توجه به اینکه این سوال‌ها پاسخ مشخص و منحصربه‌فرد ندارند دانشجویان نمی‌توانند از یکدیگر کمک بگیرند و در صورت نقض سلامت آزمون شناسایی ناقضان به سهولت میسر است. در واقع، هر دانشجو فرضیات و به نوعی روایت شخصی خود در حل مسئله را انتخاب می‌کند که با سایر دانشجویان متفاوت است. تخمین مقادیر عددی نیز نمی‌تواند برای همه‌ی دانشجویان یکسان باشد. بر مبنای فرضیات انجام شده ممکن است هر یک از دانشجویان مسیر متفاوتی در حل مسئله برگزیند که بیان‌گر تفکر و نگاه شخصی او به مسئله‌ی واقعی است. دستاورد بسیار مهم این شیوه‌ی طراحی آزمون که بی‌تردید سایر مزیت‌های آن را در سایه قرار می‌دهد ترویج فکر کردن به مسائل کاربردی و پیدا کردن راه‌حل‌های عملی مهندسی برای مسائل دنیای واقعی است. به گواهی متخصصان آموزش مهندسی یکی از برجسته‌ترین ‌معضلات آموزش در دانشکده‌های مهندسی پرداختن به مسائل صرفا نظری است، به‌گونه‌ای که دانش‌آموختگان رشته‌های مهندسی اغلب از حل مسائل واقعی که در صنعت با آن مواجه می‌شوند عاجز هستند. در آموزش‌های سنتی که اغلب در کتاب‌های درسی مهندسی متداول است، مسائل و تمرین‌های ارائه شده صرفا شامل یک مدل ساده‌شده از مسئله‌ی واقعی است و دانشجو در طول درس در طی یک فرآیند استاندارد و از پیش‌تعیین‌شده می‌آموزد چگونه با انتخاب و به‌کار بستن اصول و قوانین فیزیکی مناسب و حل معادلات ریاضی حاصل، مسئله را حل کند. این روش اگرچه به عنوان مقدمه و برای فراگیری اصول و پایه‌های درس‌های مهندسی لازم است اما کافی نیست و دانشجویان را برای مواجهه‌ی خلاقانه با مسائل صنعتی آماده نمی‌کند. طرح مسائل واقعی در آزمون‌ها، که البته باید با آموزش متناسب همراه شود، به دانشجویان کمک می‌کند تا یک مرحله به عقب برگردند و فراتر از اعمال صرف قوانین فیزیکی و حل معادلات ریاضی روی کاغذ مهارت مشاهده‌ی صحیح مسئله‌ی واقعی، ساده‌سازی، مدلسازی و تخمین مهندسی را که لازمه‌ی حل مسائل مهندسی در صنعت است فراگیرند و تمرین نمایند. این نگاه که در طول سه نیمسال گذشته ابتدا به جهت حفظ سلامت در آزمون‌های درس دینامیک مورد استفاده قرار گرفت به‌تدریج شیوه‌ی آموزش درس را نیز تخت تاثیر قرار داد و آن‌را در جهت کابردی‌تر شدن متحول نمود. به‌نظر می‌رسد می‌توان در دوران پساهمه‌گیری نیز با آموزش تلفیقی این شیوه را به‌شکل موثرتری پی‌گیری نمود، به این ترتیب که بخش نظری درس از قبل در قالب فیلم‌های آماده در اختیار دانشجویان قرار می‌گیرد و زمان کلاس صرف آموزش‌های کابردی و تمرین مواجهه با مسائل واقعی و صنعتی و پرورش مهارت شناسایی و حل مسئله می‌شود.
یکی دیگر از ویژگی‌های سودمند در این شیوه‌ی طراحی آزمون امکان استفاده از مفاهیم و مطالبی است که می‌توانست برای جذب دانشجویان به درس دینامیک موثر باشد. با توجه به اینکه بسیاری از دانشجویان با توجه به پیامدهای دوران همه‌گیری از شرایط روحی مناسبی برای مطالعه و دنبال کردن درس‌ها برخوردار نبودند گنجاندن مطالب مورد علاقه‌ی دانشجویان در قالب سوال‌ها و تمرین‌های کاربردی در ایجاد انگیزه در دانشجویان تاثیر چشم‌گیری داشت. مسائل کاربردی مطرح شده در آزمون‌ها و آزمونک‌های دینامیک طیف گسترده‌ای از مسائل واقعی و روزمره از دنیای ورزش و فوتبال گرفته تا دنیای سینما و سرگرمی را دربرمی‌گرفت. به عنوان نمونه در یکی از آزمون‌های دینامیک که با پرتاب آزمایشی یکی از فضاپیماهای شرکت Space X مقارن بود، این پرتاب دست‌مایه‌ی طرح سوالی واقعی مرتبط با درس دینامیک شد. با طرح چنین سوالی دانشجویان علاوه بر اینکه دانش و مهارتی را که در درس فراگرفته‌اند برای حل یک مسئله‌ی جذاب واقعی به‌کار می‌بندند، اعتماد به نفس بیشتری پیدا کرده، به رشته‌ی خود علاقه‌مند تر شده و به آینده‌ی شغلی و یافتن فرصت‌های کاری جذاب امیدوارتر می‌شوند. در یکی دیگر از مثال‌های مطرح شده در یکی از آزمون‌ها بخش کوتاهی از سکانس پایانی فیلم مشهور کینگ‌کنگ (King Kong) از طریق سامانه‌ی یادگیری الکترونیک دانشگاه تهران برای دانشجویان پخش شد که در آن گوریل عظیم‌الجثه از فراز عمارت ایمپایر استیت (Empire State) به پایین می‌افتد و از دانشجویان خواسته شد زمان رسیدن به گوریل به زمین را تخمین بزنند.
در مجموع و بر مبنای بازخوردهای دریافت‌شده از دانشجویان در طول سه نیمسال اخیر، به نظر می‌رسد شیوه‌ی ارائه‌شده در مقاله‌ی حاضر به‌رغم کاستی‌ها و معایبی چون دشواری طرح سوال و تصحیح آن (برای طراحی برخی سوال‌ها گاهی یک روز کامل صرف می‌شد) و نیز قابل استفاده نبودن در پاره‌ای از درس‌ها می‌تواند نه تنها به‌عنوان راه‌کاری برای حصول اطمینان از سلامت آزمون‌ها در آموزش الکترونیک به‌کار گرفته شود، بلکه مهم‌تر از آن به‌عنوان سازوکاری برای آموزش مهارت مواجهه‌ با مسائل دنیای واقعی و حل آنها به دانشجویان در آموزش‌های تلفیقی دوران پسا‌همه‌گیری نیز قابل طرح است.
کلیدواژه ها:
درس دینامیک- آموزش مهندسی- طراحی آزمون- سلامت آزمون
وضعیت : چکیده برای ارائه شفاهی پذیرفته شده است