الكمبيوتر هو آلة إلكترونية تستخدم لمعالجة البيانات المدخلة للجهاز، بواسطة وحدة المعالجة المركزية للحصول على معلومات مفيدة، ويتم ذلك بواسطة برامج تكون معروفة للكمبيوتر.
أنواع الكمبيوتر :-
1. كمبيوترات الشبكة (Network) وهي مجموعة من أجهزة الكمبيوتر مرتبطة مع بعضها البعض ويستطيع أكثر من مستخدم العمل عليها.
2. الكمبيوتر الشخصي (Personal Computer ) ويستعمل لشخص واحد فقط.
* ما هو الكمبيوتر ؟
مصطلح (كمبيوتر ) يمكن شرحه بعدة طرق وهي :
v تعريف الكمبيوتر كجهاز إلكتروني.
v شرح مفصل عن الكمبيوتر كعلم من العلوم الحديثة.
v شرح مفصل عن جهاز الكمبيوتر الشخصي (PC).
( 1 ) الكمبيوتر كجهاز إلكتروني
الكمبيوتر هو جهاز إلكتروني له القدرة على إجراء عدد هائل جداً من العمليات الحسابية والمنطقية في زمن قياسي جداً (ملايين العمليات في جزء من الثانية)، ويتميز عن العقل البشري (الذي صنعه) بأنه لا يتعب ولا يمل ولا ييأس .
(2) الكمبيوتر كِعلم :
ينقسم علم الكمبيوتر إلى قسمين أساسيين هما :
üقسم المعدات Hardware
ü قسم البرامج Software
أولاً : قسم المعدات (Hardware) :
المعدات هي المكونات المحسوسة من الكمبيوتر والتي يمكن لمسها باليـد وهي مكونات إلكترونية أو كهربائية أو ميكانيكية.
ويمكن تقسيمها أيضاً إلى أربع أقسام :
أجهزة إدخال (Input) :
وتستخدم في إدخال البيانات والمعلومات بأشكالها المختلفة إلى جهاز الكمبيوتر، وجهـاز الإدخال الأساسي (Standard Input) هو لوحة المفاتيح (Keyboard) ويستخدم لإدخال الأوامر والنصوص وهناك أجهزة إدخال أخرى تستخدم لإدخال أشكال أخرى من البيانات مثل الماسح الضوئي Scanner لإدخال الصور، الكاميرا الرقمية لإدخال الصور والأفلام, القلم الضوئي لإدخال التوقيعات والخط اليدوي ورسم الخرائط , الـ Plotter لإدخال المجسمات ثلاثية الأبعاد، الميكرفون لإدخال الأصوات و الموسيقى, الفأرة Mouse لإدخال الأوامر عن طريق النقر أو السحب والإلقاء ( Drag & Drop ), عصا التحكم Joystick تستخدم للتحكم في برامج الألعاب وتستخدم لإرسال الأوامر لبرامج الألعاب على صورة نبضات كهربائية متوازية .
أجهزة معالجة (Processing):
جهاز المعالجة الرئيسي هو وحدة المعالجة المركزية (CPU) وهي اختصار للعبارة (Central Processing Unit) وتعتبر وحدة المعالجة المركزية بمثابة العقل بالنسبة للإنسان حيث تقوم بمعظم عمليات الكمبيوتر الأساسية مثل التحكم في سير البيانات وتحديد عناوين الذاكرة التي يجب القراءة منها أو الكتابة فيها وتحديد أي الوحدات أو البيانات له الأسبقية في التنفيذ وغير ذلك من العمليات, وتنقسم وحدة المعالجة المركزية إلى قسمين رئيسيين هما :
وحدة التحكم (CU) Control Unit : وهي مسئولة عن التحكم في جميع أجهزة وبيانات الكمبيوتر.
وحدة الحساب والمنطق (ALU) Arithmetic & Logic Unit : وهي المسئولة عن أداء وتنفيذ جميع العمليات الحسابية و المنطقية داخل الكمبيوتر.
* مـلاحـظــة :
( العمليات الحسابية هي الجمع (+) والطرح (-) والقسمة (/) والضرب (*) ) .
( العمليات المنطقية هي } < , > , =< , => , = , NOT , OR , AND , XOR {
أجهزة تخزين (Storage Device) :
ويتم فيها تخزين البيانات والمعلومات بصورة دائمة أو مؤقتة وتنقسم إلى قسمين :
أ. تخزين داخلي : هو تخزين البيانات داخل جهاز الكمبيوتر نفسه وينقسم إلى قسمين هما :
1.التخزين الداخلي الدائم: وهو إما تخزين في القرص الصلب Hard Disk على صورة كهرومغناطيسية أو في الذاكرة الدائمة ROM على صورة نبضات كهربية.
2.التخزين الداخلي المؤقت: ويتم في الذاكرة المؤقتة الـ RAM حيث يقوم الكمبيوتر بمسح جميع محتويات الـ RAM بمجرد قطع الكهرباء عن الجهاز، حيث يجب أن تكون الـ RAM فارغة تماماً عند بدء تشغيل جهاز الكمبيوتر.
ب. تخزين خارجي : ويكون بحفظ البيانات على أقراص مرنة Floppy أو اسطوانات CDROM أو أشرطة Tape أو قرص ثابت Zip Drive أو قرص صلب بحفظ خارج جهاز الكمبيوتر Hard Disk.
أجهز إخراج (Output Device) :
تستخدم لإخراج البيانات من الكمبيوتر إلى المستخدم بأشكال مختلفة للبيانات.
أجهزة الإخراج هي: الشاشة وتسمى جهاز الإخراج الأساسي Standard Output وتستخدم لإخراج البيانات على صورة مرئية , السماعات وتستخدم لإخراج البيانات الصوتية على هيئة مسموعة، الطابعة وتستخدم لإخراج البيانات على الورق ويمكن عن طريقها طباعة البحوث والكتب والمظاريف والمغلفات والبطاقات وأنواع عديدة من الأوراق بأشكال مختلفة .
ثانياً : البرامج ( Software ) :
البرامج هي الجزء غير المحسوس من عالم الكمبيوتر والذي لا يمكن لمسه باليد وهي عبارة عن ملايين الإشارات الكهربائية والبقع المغناطيسية، يقوم الكمبيوتر بتحويلها إلى بيانات مشاهدة أو مسموعة بحيث يستطيع المستخدم فهمها والاستفادة منها.
وتنقسم برامج الكمبيوتر إلى ثلاثة أقسام رئيسية هي :
1. نظم التشغيل ( Operation System )
برامج نظم التشغيل هي أهم نوع من أنواع البرامج وتعتمد عليها بقية برامج الكمبيوتر في عملها، وبدون نظام التشغيل لا يستطيع الكمبيوتر العمل، ولا يستطيع أي برنامج من برامج الكمبيوتر العمل بدون نظام تشغيل ، ويعتبر نظام التشغيل حلقة الوصل بين المستخدم وجهاز الكمبيوتر ، حيث يحتوي نظام التشغيل على جميع الأوامر التي تمكن المستخدم من إنشاء وفتح وحفظ الملفات وتصميم البرامج الخاصة وغير ذلك .
النظم التالية تعتبر من أشهر نظم التشغيل :
v نظام التشغيل بالأقراص ( MS DOS ) Microsoft Disk Operation System
من أقوى نظم التشغيل وأكثرها ثباتا وانتشاراً .
v نظام التشغيل Windows 95
يعتبر طفرة في عالم نظم التشغيل ونقطة تحول كبيرة من البيئة النصية إلى البيئة الرسومية .
v نظم التشغيل Windows NT ، Windows 98 ، Windows 2000 تعتير إصدارات مطورة من النظام Windows 95 .
v هناك نظم تشغيل أخرى كثيرة ومتعددة مثلUNIX ، LINUX ، OS/2 ،Novel NetWare .
*******************************************************
استخدامات الحاسب الآلي
مميزات استخدام الكمبيوتر في التعليم
يمتلك الكمبيوتر العديد من الإمكانات التي جعلت منه أداة تنافس العديد من الوسائط التعليمية الأخرى والعديد من الاستراتيجيات التعليمية التي تُركّز على نشاط المتعلم وإيجابيته وعلى أساليب العمل داخل الفصل التي تهدف إلى مراعاة الفروق الفردية أو التغلب على بعض مشكلات النظام داخل الفصل ، ويتميز الكمبيوتر بأنه أداة من السهل الاستعانة بها ودمجها في العديد من الاستراتيجيات التقليدية لتطويرها أو زيادة كفاءتها كأساليب حل المشكلات وطرق الاكتشاف المختلفة ، ويتميز الكمبيوتر بالعديد من الخصائص منها :
1. القدرة على تخزين واسترجاع كم هائل من المعلومات
فالكمبيوتر قادر على تخزين مجموعة متنوعة وكبيرة من البيانات والمعلومات التي تأخذ عدة أشكال كالنصوص والصور والرسوم المتحركة و لقطات الفيديو ، حيث يمكنه تخزين كم كبير من المادة التعليمية تعجز عن الاحتفاظ بها واسترجاعها عند الطلب أي من الوسائل الأخرى و قد ظهرت أخيراً العديد من وسائط التخزين التي يمكن إلحاقها بالكمبيوتر والتي أصبحت في متناول المتعلم بحيث تمكنه من تخزين واسترجاع المعلومات في أي وقت في المدرسة أو في المنزل .
2. القدرة على العرض المرئي للمعلومات
فالعديد من برامج الكمبيوتر قادر على رسم الصور ومعالجتها وعرضها على الشاشة بشكل جذاب ومفيد وقد تكون هذه المعلومات نصوص أو رسوم تم رسمها بواسطة الكمبيوتر أو أدخلت إليه بطريقة إلكترونية وهذه الرسوم قد تكون رسوم هندسية أو بيانية أو طبيعية ، وتتفاوت درجة دقة هذه الصور وأسلوب التعامل معها تبعاً لمستوى المتعلم وأهداف المادة الدراسية .
3. السرعة الفائقة في إجراء العمليات في الرياضيات
من أهم ما يميز الكمبيوتر قدرته على إجراء العمليات في الرياضيات بسرعة فائقة مما دعا إلى محاولة تقليل هذه السرعة في برامج التعليم بمصاحبة الكمبيوتر لتتناسب مع مستوى التلميذ ولا تسبب له أي ارتباك ، وهذه السرعة الكبيرة لها أهمية في البحث عن المعلومات وعرضها وهى تعتمد على كم المعلومات الذي يبحث عنه الكمبيوتر أو التي يعرضها وأسلوب العرض وكيفية التعامل مع هذا الكم من المعلومات ، وتظهر سرعة الكمبيوتر أحياناً كسرعة متواضعة في عرض الصور وحركتها ومعالجتها وذلك نظراً لحاجتها إلى مقدار كبير من ذاكرة الكمبيوتر .
4. تقديم العديد من الفرص والاختيارات أمام المتعلم
فمن أهم صفات البرنامج الجيد تقديم الاختيارات أو البدائل أمام المستخدم بشكل قد لا يتوافر في البيئة الحقيقية ، وذلك كبرامج المحاكاة التي تقدم بيئة تشبه بيئة التجربة الحقيقية مع إتاحة الفرصة للمتعلم لتحديد الشروط والظروف التي تتم فيها التجربة ، وهناك أساليب عدة لتقديم هذه البدائل فمنها الأسلوب العشوائي والأسلوب الخطى والأسلوب التفريعي .
5. القدرة على التحكم وإدارة العديد من الملحقات
فللكمبيوتر القدرة على التحكم في العديد من الأجهزة الأخرى المتصلة به والاستفادة منها ، فيمكنه أن يتحكم في مكبرات الصوت و المعدات الموسيقية وفى الطابعات والمعدات الرسومية وفى أجهزة العروض الضوئية و وسائط العروض المتعددة وبذلك يمكن أن يكون منظومة عروض متعددة Multimedia ،و تتميز عملية التحكم هذه بأنها عملية تحكم ذات اتجاهين ، فقد يخبر مُشغل شريط الكاسيت الكمبيوتر أن الشريط قد انتهى وقد يخبر الكمبيوتر عارض الشرائح بعرض الشريحة التالية أو الطابعة بنسخ عدة نسخ من الوثيقة .
6. القدرة على التفاعل مع المستخدم
فالكمبيوتر قادر على توفير الفرصة للمتعلم للتحكم واتخاذ القرار في إجراءات سير البرنامج بأسلوب مرن وإيجابي كما يوفر العديد من الطرق التي تضمن الاتصال الجيد بين المتعلم والكمبيوتر بغرض مساعدة الطالب على إتمام عملية الدراسة بسهولة وبشكل يساعد على تحقيق الأهداف التعليمية المرجوة بشكل جيد ، ومن أهم ما يميز إيجابية برامج الكمبيوتر التعليمة هو متابعتها لأخطاء المتعلم ومحاولة معرفة مصدرها ومعالجة أسباب الخطأ وتوجيهه لدراسة موضوعات معينة وفقاً لما أنجزه أو أصدره من أخطاء ولكن من الصعب تصميم أسلوب معين يمكن من خلاله توقع جميع الأخطاء التي يمكن أن يقع فيها المتعلم ، فقد يكون طالباً مبتدأً أو معلماً ماهراً وبذلك فإن وجود مشكلات مع عمل البرنامج أمر وارد ، ولا يجعل الكمبيوتر عملية التعلم مريحة دائماً أو أكثر متعة بالنسبة للطالب في جميع الأحوال ، إذ يعتمد هذا على مكان وكيفية استخدامه ، ويمكن أن يسهم الكمبيوتر في تحسين نواتج عملية التعلم وزيادة فاعليتها.
استخدامات الكمبيوتر التعليمية
تطورت أساليب استخدام الكمبيوتر في التعليم وأصبح الاهتمام الآن منصباً على تطوير الأساليب المتبعة في التدريس بمصاحبة الكمبيوتر أو استحداث أساليب جديدة يمكن أن يساهم من خلالها الكمبيوتر في تحقيق بعض أهداف المواد الدراسية .
وهناك مجموعة من المجالات المتنوعة التي يمكن أن يستخدم فيها الكمبيوتر في التربية ومنها :
1- كمادة دراسية :
وفيها يصبح هو المحور الرئيسي للدراسة وتشمل دراسته الوعي بالكمبيوتر ومحو الأمية الكمبيوترية ، وذلك عن طريق دراسة استخدامات الكمبيوتر المتعددة ومعالجة البيانات وتطبيقاته المختلفة وبرمجة الكمبيوتر ونظام تشغيله .
2- كوسيلة تعليمية :
يُعد الكمبيوتر وسيلة متطورة لنقل وتوزيع العديد من المواد الدراسية لما له من خصائص تجعل منه أداة تعليمية فريدة وذات فاعلية ، إذ يوفر خاصية التفاعل الايجابي بين المستخدم والكمبيوتر ، كما يوفر العناية الفردية، كما يعد وسيلة حفز هائلة ويعمل على تنمية العديد من الاتجاهات التربوية .
3- كأداة لحل المشكلات :
ذلك أن استخدام الكمبيوتر لحل مشكلة تتضمن بعض المتغيرات يسمح بتحويل مركز الاهتمام من آليات الحل إلى العلاقات التي تدور حولها الدراسة ،كما يُعَد تعليم برمجة الكمبيوتر أسلوباً هاماً يتيح للطلاب فرصة تنمية مهارة حل المشكلات .
4- كأداة لتقديم المواد الدراسية :
يُعَد الكمبيوتر أداة فعالة بين يدي المعلم الواعي والطموح ، إذ يستطيع أن يستثمره في تقديم المواد الدراسية التي قد تستعصي على الفهم والإدراك بدون الكمبيوتر وإمكاناته ، فيستطيع المدرس مثلاً أن يستغل ما يتيحه الكمبيوتر من إمكانات التلوين والرسم وتخزين البيانات واسترجاعها في توضيح العديد من المفاهيم الصعبة .
5- كمرشد ومدرب :
يتميز الكمبيوتر بقدرة كبيرة في مجال التعليم والتدريب على المهارات الأساسية ، حيث يقدم ما تتطلبه المهارات من فرص التكرار والتدريب بداية من مرحلة تقديم المفهوم المحدد الذي تقوم عليه المهارة الأساسية إلى مرحلة تقييم أداء المتعلم وإرشاده .
ومع الاستخدامات المتعددة للكمبيوتر في التعليم ظهرت العديد من التصنيفات التي توضح الاستخدامات المختلفة لبرامج الكمبيوتر وترى العديد من الدراسات أنه يمكن تصنيف البرامج التعليمية إلى أربعة أنواع سوف يتم تناولها بشيء من التفصيل وذلك للوصول إلى أسلوب مناسب لاستخدامه في تصميم البرنامج المقترح وهي على النحو التالي :
البرامج المُعَلمة Tutorial
والغرض منها تقديم كم معين من المعرفة للطالب تُعد جديدة بالنسبة له وهذا النوع يشبه إلى حد ما الطرق التقليدية كالكتاب أو شرائط الكاسيت والفيديو أو الشرائح أو المحاضرات، ومن خلال البرامج المعلمة يمكن للطالب أن يتعلم معارف جديدة أو يتحقق من صحة معلومات سابقة أو يتم تعزيز استجاباته الصحيحة أو تصويب أخطاءه ، وهذا النوع من البرامج هو من أكثر برامج الكمبيوتر انتشارا ، ويمكن من خلاله تقديم مفاهيم أو مهارات أو معلومات جديدة للمتعلم ليدرسها بمفرده ، كما يمكن تقييم أداء الطالب إما من خلال عمله مع البرنامج أو بالطرق التقليدية - أو أسلوب الورقة والقلم - بحيث يمكن توجيه الطالب لإعادة دراسة جزء معين أو لدراسة موضوع آخر يمكن أن يساعده في دراسة الموضوع الحالي .
· خصائص البرامج المعلمة :
يتصف هذا النوع من البرامج بأنها تعمل على توجيه المتعلم لدراسة المعلومـــات بشكل منظم كما تعمل على مساعدته وتوجيهه بعد انتهاء الدراسة وأثناءها عن طريق التغذية الراجعة مما يساعد على تحقيق أفضل ناتج لعملية التعلم .
وتعتمد هذه البرامج على أنشطة معينة مصممة لتوجيه ومساعدة الطالب على متابعة المادة التعليمية من خلال شاشة الكمبيوتر ، وتستعين هذه البرامج بشكل أساسي بالرسوم المتحركة والمؤثرات الصوتية وتعتمد على تقديم المعلومــات بشكل متكامل بحيث لا يحتاج الطالب للرجوع إلى أي معلومات أخرى غير موجودة في البرنامج .
· مميزات وعيوب البرامج المُعلمة :
يُعَد هذه النوع مفيد جداً في تعليم الحقائق والقوانين والنظريات وتطبيقاتها ، كما يسمح للمتعلم بالانتقال والتقدم في البرنامج حسب قدراته الذاتية ومتطلباته التعليمية ، وهى مفيدة بصفة عامة في الموضوعات التي يتم تعلمها لفظياً وتحتاج إلى كم كبير من المعلومات .
ويعتمد هذا النوع من البرامج على أسلوب التغذية الراجعة الذي قد يكون في صورة تعزيز Reinforcement أو توبيخ بسيط حيث يُطلب من المتعلم التفرغ لدراسة موضوع معين أو حل بعض التدريبات .
كما يعمل هذا النوع من البرامج على استغلال إمكانات الكمبيوتر من مؤثرات صوتية وألوان ورسوم متحركة للاستحواذ على انتباه الطالب وضمان استمراره في دراسته للبرنامج .
من ناحية أخرى فإن هذا النوع من البرامج يحتاج إلى وقت كبير في إعداده وتصميمه ، كما تتطلب إعداد وتنظيم كم كبير من المعرفة بحيث تكون مناسبة لمستخدمي البرنامج ، كما تحتاج في إعدادها إلى أسلوب يجعل المتعلم يعتمد على نفسه ويفهم ما يقدم له من توجيهات وإرشادات ، ذلك لأن البرنامج لا يقدم المساعدة للمتعلم إلا عند طلبها ، وبالرغم من تصميم هذه البرامج أساساً لتنمية المستويات المعرفية العليا لدى المتعلم إلا أنها لا تحقق ذلك دائماً .
