تعد الأجهزة الذكية أحد أهم المستحدثات التكنولوجية العالمية في عصرنا الحالي، وتجسد تكنولوجيا التعلم المتنقل موضوعاً شيقا ومحوراً لاهتمام الفكر التربوي والمادة الشاغلة للعديد من البحوث والدراسات في مجال تطوير البيئة التعليمية بصفة عامة والبيئة الجامعية بصفة خاصة، كونها التكنولوجيا الأكثر كفاءة ومرونة لاستخدام أنواع مختلفة من الأنشطة التشاركية والتفاعلية في إطار المواقف التعليمية الهادفة، والاسهل والأسرع في إنجاز العديد من الأعمال الإدارية والمكتبية، مما يعمل على خلق بيئات تعليمية غنية، تثري متطلبات الأفراد وتلبي حاجاتهم وتزيد إنتاجياتهم، بهدف الوصول إلى مخرجات تعليمية عالية الجودة ، تواكب مستجدات العصر، وتحقق متطلبات المرحلة الراهنة.
وهناك العديد من المسميات التي يتم إطلاقها على الأجهزة الذكية، وبصفة عامة فإنه يمكن تقسيمها إلى فئتين، أولهما الهواتف النقالة المتطوّرة: وهي نوعية من هواتف بإمكانها إرسال واستقبال المكالمات الصوتية والمرئية و الملفات بصيغها المختلفة، ويوفر مزايا وخدمات أهمها تصفح الإنترنت ومزامنة البريد الإلكتروني وخدمات التواصل الاجتماعي. أما الفئة الثانية فهي الأجهزة اللوحية: وهي تطور للكمبيوتر المحمول Laptop، وأهم فارق بينها وبين هذا الأخير هو توفرها على خاصية الكتابة على الشاشة بقلم خاص أو بالأصبع، مما يمكّنك من العمل بسهولة ومرونة أكثر وبأساليب جديدة وفعّالة، والتخزين فيها لا يتم على قرص صلب Hard Disk، وإنما يتم على الذاكرة الفلاشية Flash memory.
وتعمل الأجهزة الذكية من خلال أنظمة تشغيل متطورة ومتخصصة صممت بشكل يتناسب ومساحة الشاشات الصغيرة نسبياً، تتناسب ومتطلبات الاتصال بالشبكات اللاسلكية وشبكة الإنترنت والأقمار الصناعية، و تمنكن من الربط والتحكم بالعديد من الأجهزة الأخرى التي نتعامل معها في حياتنا اليومية، إضافة إلى أنها خدمات الحوسبة السحابية والتخزين السحابي. ومعظم أنظمة تشغيل الأجهزة الذكية غير قابلة للتنصيب إلا على الأجهزة التي صممت من أجلها، لذا فإن نظام التشغيل يعد هو العامل الفارق والرئيسي في جودة الأجهزة وخصوصاً مع تقارب المواصفات التقنية بين معظم الأجهزة، ومن أهم أنظمة التشغيل الخاصة بالأجهزة الذكية:
- نظام تشغيل IOS
- نظام أندرويد Android
- نظام تشغيل ويندوز موبايل Windows Mobile Operating System
- نظام Samsung Bada
- نظام تشعيل سيمبيان Symbian Operating System
- نظام تشغيل بلاك بيري BlackBerry Operating System
وتعد تطبيقات الأجهزة الذكية مصطلحا واسعا للتطبيقات البرمجية التي تعمل على مختلف الأجهزة الذكية مثل: آي فون iPhone، آي باد iPad، وجالاكسي تاب Galaxy Tab. وتستعمل تربوياً لجمع البيانات، وتتبع الأداء، وتنظيم وعمل القوائم، واستعراض النشرات، وأرشفة واستعراض جميع التعليقات. فهي توفر الأدوات التي تساعد على العمل بكفاءة أكبر، وتتيح التعلم الأكاديمي، والعاطفي، والسلوكي… ويمكن استخدامها في أي زمان ومكان، وتعمل على إيجاد بيئة تعليمية تتسم بالحيوية والنشاط، ومع تعدد مجالات هذه التطبيقات يمكن تحديد أهمها في:
- تطبيقات لإدارة الفصل الدراسي Class Management Apps: كتطبيقات الحضور والغياب، وبرمجة الأنشطة، وتدوين الملاحظات والتقويم الدراسي، ومن أشهرها تطبيق Teacher Kit، وتطبيق Class Act by Acorn Studios وتطبيق Pocket Teacher باللغة العربية.
- تطبيقات أنظمة التعلم المتنقل Mobile Learning Management Systems مثل Blackboard Mobile Learn.
- تطبيقات تطوير المحتوى التعليمي: والتي تسمح بإنشاء ونشر المحتوى التعليمي والعروض التقديمية، ومن أهمها تطبيق Educreations والذي يعمل على أجهزة الأيفون والأيباد فقط، ويسمح للمعلم بإعداد عرض تقديمي مباشرة من جهازه اللوحي بأسلوب تسجيل الشاشة Screen Casting مع إضافة الصوت، وتطبيقات لتأليف المحتوى التعليمي مثل Inkling، Bump، Drop Vox Hot Lava Mobile، KeneXa, Course Smart.
- تطبيقات إدارة العروض التعليمية: وتقوم على مشاركة الشاشات بين جهاز المعلم وأجهزة الطلاب وتحكم المعلم في أجهزة الطلاب أثناء العرض التعليمي وتبادل الملفات بين جهازه وأجهزتهم، ومن أشهر تلك التطبيقات تطبيق NearPod والذي يعمل على أجهزة أبل وأندرويد.
- تطبيقات الشبكات الاجتماعية والتواصل Facebook, Twitter, Instagram, Skype, whatsapp , imo.
- تطبيقات خدماتية: وهي فئة من التطبيقات موجهة للطلاب والمعلمين والإداريين لمساعدتهم في جميع المهام: كتطبيقات الآلات الحاسبة المتقدمة، وتطبيقات تسجيل المحاضرات، وتطبيقات تدوين الملاحظات مثل Pocket Pen ultimate, LA nnontate, Evernote، والعديد من التطبيقات الأخرى.
- التطبيقات التعليمية: وهي تطبيقات يتم إنتاجها من قبل أفراد أو شركات متخصصة في إنتاج المواد التعليمية ومن أمثلتها تطبيقات حفظ القرآن الكريم، وتطبيقات تشريح جسم الإنسان مثل: Human Anatomy Atlas, Muscle Premium, Skeleton Premium، وتطبيقات الترجمة وتعليم اللغات Transcoder, Andalos Dictionary, Grammar Lessons.
- التطبيقات الخاصة: وهي تطبيقات يتم برمجتها من قبل شركات خاصة أو هيئات ومؤسسات تعليمية أو أفراد بهدف تقديم خدمة إلكترونية، أو بهدف تقديم دعم لمنسوبي هذه الشركات او المؤسسات.
وبالطبع فان تطبيقات الأجهزة الذكية تختلف تبعا لنظام التشغيل الذي سوف تعمل من خلاله، وأيضا تبعا لمساحة شاشة عرض الجهاز. وتختلف طريقة ولغة البرمجة التي تم استخدامها لإنتاج وبرمجة هذه التطبيقات، حيث أن برمجة تطبيقات الأجهزة الذكية عملية معقدة ومتشابكة، تتشارك فيها العديد من العناصر المختلفة.
إن أسلوب وطريقة عمل خوادم التطبيقات يمكن تقسيمها إلى ثلاث أنواع من التصاميم للتطبيقات، أولها: تصميم Thin Client ويكون فيه التطبيق متواجد على خوادم التطبيقات على شبكة الإنترنت ويتم الولوج إليه كلما اقتضت الحاجة إلى ذلك، ويتطلب تشغيل التطبيق اتصالا دائما بالإنترنت، والثاني: تصميم Rich Client ويكون فية جزء من التطبيق متواجد على خوادم التطبيقات على شبكة الإنترنت، والجزء الأكبر على الجهاز النقال، ولا يتطلب تشغيل التطبيق اتصالا دائما بالإنترنت، إلا أنه يوجد تصميم ثالث: لا يتطلب نهائياً أي اتصال بشبكة الإنترنت بعد تحميله على الأجهزة المحمولة أي يمكن استخدامه Offline.
كما تختلف أيضاً طرق برمجة تطبيقات الأجهزة الذكية تبعاً لنظام التشغيل الذي سوف تعمل عليه، بالإضافة لاختلافها في مدى ارتباطها بقواعد البيانات وطبيعة العمليات التي تتم على قواعد البيانات من حيث البحث والإدراج والإضافة والتعديل والحذف لسجلات قاعدة البيانات، إلا أن الاختلاف الأساسي في طرق البرمجة يرجع لاختلاف أدوات ولغات البرمجة المستخدمة، وبصفة عامة يمكن تحديد طرق ثلاثة لبرمجة تطبيقات الأجهزة الذكية هي:
- باستخدام لغات البرمجة المتخصصة: وهي الطريقة التي يتبعها المطورون المحترفون وشركات البرمجيات المتخصصة، وهناك العديد من اللغات التي تستخدم في تطوير وبرمجة الأجهزة الذكية من أهمها (Java, C#, C++, Java Script, HTML5, Objective-C, VB, XML, Python, Ruby)، وعادة ما يستخدم المطورون أكثر من لغة في إنتاج التطبيق الواحد. والتطبيقات المنتجة باستخدام لغات البرمجة يمكن ربطها بالعديد من محركات قواعد البيانات منها (SQL, MYSQL, Oracle)، كما أنها تكون قابلة للعمل على معظم أنظمة تشغيل الأجهزة الذكية، إلا أنها تتطلب الكثير من الوقت والجهد.
- باستخدام الحزم البرمجية الجاهزة: والحزم البرمجية هي مجموعة من التطبيقات الجاهزة تكون قائمة على استخدام لغة برمجة محددة، وتوفر أدوات مساعدة في عمليات البرمجة وكتابة الأكواد والتعديل عليها ومحاكاة التطبيقات أثناء التطوير بشكل يسهل عمليات الإنتاج. وعادة ما ترتبط كل حزمة برمجية بإنتاج تطبيقات للعمل على نظام محدد أو أكثر من أنظمة تشغيل خاصة بالأجهزة الذكية، ومن أهم الحزم البرمجية:
- حزمة ADT والتي تعمل على نظام تشغيل أندرويد، وتتطلب إتقان لغة الجافا وتستخدم قواعد بيانات SQL.
- حزمة NDK: وتعد ثاني أهم الحزم البرمجية، وتعمل أيضا على نظام تشغيل أندرويد، وتتطلب إتقان اللغات الأم في البرمجة كلغة “C” ولغة “C++”، وتستخدم فقط في إنتاج التطبيقات الأكثر تعقيداً والتي تتعامل بشكل مباشر مع المعالجات والذاكرة كتطبيقات الألعاب وتطبيقات المحاكاة.
- حزمة Xcode: وهى حزمة برمجية متكاملة من إنتاج شركة Apple ولا تعمل إلا على أنظمة Mac، والعديد من المنصات المختلفة كمنصة Introducing VT OS الخاصة بأجهزة Apple TV، ومنصة WatchOS 2 والتي تعمل على ساعات أبل، ومنصة IOS 9 التي تعمل على أجهزة أيباد وأيفون، ومنصة OS X El Capitan التي تعمل على جميع أجهزة أبل المكتبية والمحمولة. ويتطلب استخدام هذه الحزمة إتقان لغة “C” أو لغة “C++” أو لغة “Objective C”، و تتضمن الحزمة لغة برمجة خاصة بها هي لغة “Swift”، وتوفر مخزنا سحابيا للتطبيقات “Cloud Kit” لتسهيل الوصول إلى التطبيقات اثناء تطويرها واختبارها، وتوفير إحصائيات متكاملة عن استخدام كل تطبيق.
- حزمة Xamarin: وهي حزمة برمجية لإنتاج التطبيقات التي تعمل على أنظمة تشغيل IOS, Android, Windows, and Mac، وتتطلب إتقان إحدى لغات “C”، “C++”، “Java” وتوفر إمكانية اختبار التطبيقات المنتجة عبر مخزن سحابي للتطبيقات، بالإضافة مراقبة كاملة لمستخدمي كل تطبيق، وتحديد مدى تفاعلهم مع التطبيق، ومراقبة أداء التطبيق والحفاظ على سرعة أدائه.
- حزمة KIVY: وهي حزمة برمجية مفتوحة المصدر لإنتاج التطبيقات التي تعمل على أنظمة تشغيل Linux, Windows, OS X, Android and IOS، وتتطلب إتقان لغة برمجة Python، وتتوافر بها أكثر من 20 أداة برمجة إضافية، والتي تركز بشكل أساسي على إنتاج تطبيقات ذات واجهات مستخدم مبتكرة، مثل تطبيقات شاشات اللمس المتعدد، ولذا فإن الحزمة تعتمد على وجود وحدة معالجة رسومات من نوع OpenGL ES 2 ذات السرعات العالية في معالجة ونقل البيانات الرسومية.
- وهناك العديد من الحزم البرمجية الأخرى: منها ما يتطلب إتقان لغة برمجة Ruby، وحزمة Titanium Mobile Accelerator التي تتطلب إتقان لغة برمجة Java Script، وحزمة Phone Gap من إنتاج شركة Adobe وتتطلب أيضاً إتقان لغة برمجة Java Script، وتستخدم تقنيات برمجة الويب HTML, CSS.
- باستخدام البرامج الجاهزة: حيث تمتاز هذه البرامج بسهولة الاستخدام ومن أهم هذه البرامج:
- برنامج IPhone packager: من إنتاج شركة أدوبي Adobe يعمل على معظم أجهزة الحاسب المكتبية، ويستخدم لتطوير تطبيقات أجهزة الأيفون باستخدام لغة برمجة ActionScript 3.0.
- برنامج أدوبي فلاش Adobe Flash: يتيح إنشاء تطبيقات للعمل على جميع الأجهزة الذكية التي تعمل بنظام IOS فقط، ويتطلب معرفة بلغة برمجة ActionScript ولغة Flash JavaScript.
- برنامج Articulate Storyline: ويعتبر إحدى أهم البرامج في تأليف ونشر الدروس الإلكترونية والمحتوى الإلكتروني التفاعلي، وتصميم وإنتاج المقررات الإلكترونية التفاعلية التي تتصف بالاحترافية، بالإضافة للعروض التقديمية المتطورة والاختبارات الإلكترونية، ولا يحتاج لإتقان لغة برمجة، ويمكن من خلاله إنتاج تطبيقات تعمل على مختلف أنظمة تشغيل الأجهزة الذكية، من خلال تصدير التطبيقات بصيغة “HTML5” والتي تسمح بتشغيل التطبيق عبر الويب.
- باستخدام منصات القوالب البرمجية: حيث تتيح العديد من المنصات على شبكة الإنترنت قوالب برمجية جاهزة، تتوافر بها مجموعة من الأدوات التفاعلية التي تستخدم لإنتاج تطبيقات الأجهزة الذكية. والقليل من هذه المنصات يسمح بإمكانية تطوير التطبيقات بلغات برمجة متطورة مثل “Java, C++”. كما توفر هذه المنصات دروسا تعليمية حول كيفية استخدامها، فهي لا تتطلب إلا خبرة متوسطة بأساسيات البرمجة، وتسمح بإنتاج التطبيقات التي تعمل على نظام Android ونظام IOS، كما تسمح بتصدير التطبيقات أيضاً بصيغة “HTML5” مما يوفر إمكانية تشغيلها على معظم أنظمة التشغيل للحواسب المكتبية أو للأجهزة الذكية، وبعضها يدعم لغات مختلفة ضمنها اللغة العربية ومن أهم هذه المنصات:
- http://www.appsgeyser.com
- http://appinventor.mit.edu
- http://www.appmakr.com/ar
- http://www.como.com
- http://www.andromo.com
- http://www.infinitemonkeys.mobi
- http://ae.ibuildapp.com
- http://arsnappy.appypie.com
ومع الطلب المتزايد لدمج الأجهزة الذكية في التعليم للاستفادة من قدراتها وامكانياتها المختلفة، تناولت العديد من البحوث والدراسات هذه القدرات وأساليب وطرق الاستفادة منها، وكيفية توظيف للأجهزة الذكية بأفضل طرق ممكنة، والوقوف على مدى الاحتياج الفعلي لدمجها داخل البيئة التعليمية، ويمكن تحديد أهم المبررات الداعمة لاستخدام الأجهزة الذكية في التعليم في:
- النمو المتزايد لاستخدام الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية: حيث تؤكد معظم الإحصائيات العالمية على أهمية وحجم استخدام التقنيات اللاسلكية في مجال التعليم. فقد تعدى عدد مستخدمي الهواتف المحمولة في عام 2017 خمسة ملايير مستخدم، كما أن أكثر من 95% من المواقع الإلكترونية في الولايات المتحدة الأمريكية مصممة بتقنيات لتعمل على الأجهزة الذكية.
- قدرات الوصول والاستخدام العالية والسريعة: فالأجهزة الذكية تتسم بقدرتها العالية على الوصول إلى مختلف الخدمات في أي مكان وفى أي وقت، وإلى شرائح مجتمعية مختلفة تتفاوت أعمارها وتتباين خصائصها، إضافة إلى سهولة الحمل والنقل والاستخدام، وانخفاض التكلفة المادية.
- المساهمة في التغلب على ما يعانيه التعليم التقليدي من مشكلات: كمحدودية فرص التعليم المتوفرة حالياً ومستقبلاً لقطاعات كبيرة من المجتمع في المناطق الريفية والنائية والناتجة عن التوزيع الجغرافي غير المتوازن لمؤسسات التعليم العالي، أو لبعض فئات من الدارسين الذين لا تتوفر فيهم الشروط التقليدية للالتحاق بالجامعات كالموظفين ورجال الأعمال وربات البيوت وغيرهم ممن يرغبون في توسيع أفاق معرفتهم وثقافتهم وتطوير مهاراتهم المهنية والحصول على درجة جامعية ملائمة، ولا يستطيعون الحضور بانتظام إلى الحرم الجامعي، بسبب حواجز العمر وحواجز الجغرافيا والقواعد الصارمة للالتحاق والقبول.
وقد استقر التربويون على أن الأجهزة الذكية يمكنها أن تقدم خدمات متنوعة ومتعددة في مجال التعليم والتعلم يمكن تحديدها في:
- بث المحاضرات والمناقشات بشكل متطور يمكن الطلاب من التفاعل مع بعضهم البعض ومع المعلم.
- استعراض واجبات وإنجازات الطلاب وتقييمها، وعرض نتائج التقييم وتقديم التغذية الراجعة للطلاب.
- مساعدة الطلاب والباحثين على إنشاء مكتبة صغيرة من الكتب والدروس والشروحات ومقاطع الفيديو.
- تحقيق نوع من التواصل المباشر بين جميع أطراف العملية التعليمية، الطالب والمعلم والمؤسسة التعليمية وأولياء الأمور.
- ضمان التفاعل المستمر للطلاب في التعلم، حيث يستمد المتعلم خبراته العلمية والعملية من خلال الممارسة اليومية.
- التشاركية والجماعية في تنفيذ المهام، وتفعيل التعلم بالمشروعات.
- إضافة المزيد من الأنشطة إلى الدروس التقليدية مما يضفي الحيوية والجاذبية على المادة العلمية وبيئة التعلم.
- حل بعض المشكلات التي يتعرض لها الطلاب وكسر الحاجز النفسي تجاه عملية التعلم وجعلها أكثر جاذبية.
المتطلبات اللازمة للتعلم من خلال الأجهزة الذكية:
- توافر البنية التحتية اللازمة: وتشمل توفير أجهزة الاتصال اللاسلكية، الملحقات الحاسوبية اللاسلكية كالطابعات والسماعات وأجهزة شحن إضافية، وتطبيقات الاتصال بالإنترنت باستخدام الأجهزة اللاسلكية، كما تتضمن توفير برامج التشغيل والتطبيقات الملائمة لإدارة للمناهج وأنشطة التعليم والتعلم، وموارد وبرامج التعلم المتنقل كبرمجيات الوسائط المتعددة التفاعلية للتعليم، والكتب الإلكترونية، والمكتبات الرقمية.
- تنمية الوعي بأهمية دمج واستخدام الأجهزة الذكية في بيئة التعليم والتعلم لدي القائمين على الإدارة التعليمية والمعلمين والطلاب وأولياء الأمور، والعمل على تنمية الاتجاه الإيجابي نحو استخدامها.
- توفير المواد التعليمية والتدريبية التفاعلية والمتخصصة والتي تناسب التعليم من خلال تقنيات الأجهزة الذكية.
- تدريب العنصر البشري المشارك في تفعيل نموذج التعلم بواسطة الأجهزة الذكية، على أن يتضمن هذا التدريب تعريف أدوار كل فرد منهم في عمليات التعليم والتعلم، ويتضمن العنصر البشري المعلم والطالب والكادر الإداري، وأخصائي مراكز مصادر التعلم، ومصممي ومنتجي الموارد والبرمجيات والمقررات التعليمية والمواقع الإلكترونية.
ما التحديات أو الصعوبات التي تواجه استخدام الهواتف الذكية في التعليم
- الحاجة إلى تأسيس بنية تحتية، تتضمن شبكات لاسلكية وأجهزة حديثة وإنتاج برمجيات تعليمية، وتصميم مناهج إلكترونية، وتصميم وإعداد المناهج الدراسية المناسبة، وتوفير بيئة تفاعلية بين المعلمين والمساعدين من جهة والمتعلمين من جهة أخرى، وكذلك بين المتعلمين فيما بينهم، وهو ما يحتاج إلى تكلفة عالية وخاصة في بداية تطبيقه.
- صغر حجم شاشات العرض Small Screens الخاصة بالهواتف الذكية تعيق من عمليات إظهار المعلومات ويقلل من كمية المعلومات التي يتم عرضها.
- كثرة الموديلات واختلافها يؤدي إلى عدم الألفة السريعة مع الأجهزة وخاصة مع اختلاف أحجام الشاشات وأشكالها، وتغير سوق بيع هذه الأجهزة المتنقلة بسرعة مذهلة، مما يجعل الأجهزة تتقادم بشكل سريع، فسوق الأجهزة التكنولوجية المتنقلة يتغير باستمرار وخاصة ما يخص الهواتف الذكية، ولذلك من الأهمية بمكان مجاراة هذا التقدم.
- ما زالت أسعار الأجهزة مرتفعة – خاصة الحديثة منها – إلا أن واقع الأمر يشير إلى حل تدريجي لهذه المشكلة مع ازدياد عدد مستخدمي الهواتف الذكية الأمر الذي يدفع بظهور شركات جديدة وحصول منافسة بينها تؤثر إيجايا على القدرة الشرائية.
- صعوبات تقنية وأمنية من بينها، ضعف كفاءة الإرسال مع كثرة أعداد المستخدمين للشبكات اللاسلكية تتجسد في صعوبة نقل ملفات الفيديو عبر الشبكات الخلوية، وضعف قوة ومتانة تلك الأجهزة، إضافة إلى أن هناك مشاكل أمنية قد يتعرض لها المستخدم عند اختراق الشبكات اللاسلكية.