أولاً : الواقع الافتراضى

مفهوم الواقع الافتراضي Virtual Reality ( [1] )

هو عالم يصنعه الحاسب الآلي ، بحيث يمكن للإنسان التفاعل معه آنياً، بنفس الأسلوب الذي يتفاعل به مع العالم الحقيقي ، ويلعب البعد الثالث أو التجسيم دوراً رئيسياً في تقنية الواقع الافتراضي حيث تحيل المخرجات إلى نماذج شبيهة بالواقع وتجعل المتعامل معها يندمج تماماً كأنما هو مغموس في بيئة الواقع ذاته . وفي هذه التقنية تشترك فيها حواس الإنسان كي يمر بخبرة تشبه الواقع بدرجة كبيرة لكنها ليست حقيقية .

لمحة تاريخية للواقع الافتراضي

إن المفكر الأمريكي آرثر كلارك هو من أوائل من حلم بالواقع الافتراضي وأصدر كتابا عن الخيال العلمي أسماه الواقع والنجوم ، وقد تخيل في عرضه للكتاب منذ نصف قرن من الزمان إلى وجود مدينة مستقبلية يقوم أفرادها بالاتصال فيما بينهم من خلال الاجتماعات والمؤتمرات بواسطة أجهزة إلكترونية متقدمة يتشاورون ويناقشون كثيرا من القضايا المهمة عبر هذه الأجهزة الإلكترونية التي لا تتطلب حضورهم إلى تلك المواقع على الرغم من تباعد أماكنهم بمسافات طويلة.

لقد طرح مصطلح الحقيقة الافتراضية Virtual Reality لأول مرة في عام 1989م، وقد أطلقت مصطلحات أخرى عديدة تشير إلى هذا المفهوم منها : الحقيقة الاصطناعية Artificial Reality في السبعينيات، و Cyberspace عام 1984، ومؤخرا العوالم الافتراضية Virtual Worlds والبيئات الافتراضية Virtual Environments في التسعينيات .

أهمية الواقع الافتراضي :

تكمن أهمية الواقع الافتراضي في أنه مثل الواقع الحقيقي كأنه هو ، فهو يعتبر وسيلة فعالة لمحاكاة الواقع مهما كان ظروفه وصعوبته , فمن خلاله يمكن تكوين بيئات مختلفة تحكي الواقع لا يمكن للفرد الوصول إليها أو التعايش معها مثلا . فالبيئة الفضائية لايمكن للفرد المتعلم في بيئة المدرسة أن يعيش بها واقعيا ، وهنا يأتي دور الواقع الافتراضي في تكوين بيئة تماثل البيئة الفضائية وتمكن الفرد من التفاعل معها وكأنه في البيئة الحقيقة .

أنواع الواقع الافتراضي :

هناك ثلاثة أنواع من الواقع الافتراضي، أو ثلاثة (عوالم) يخلقها هذا الواقع، وهي:

• واقع افتراضي يخلق حالة من التواجد المكتمل:

وفيه ، يتم إيهام المستخدِم بأنه لا وجود للحاسوب والعالم الحقيقي، فلا يرى أو يشعر بأي شيء سوى هذا العالم المصنوع ، الذي يوجده الحاسوب ، ويتصرف – داخله- بحرية تامة.

وتتم (رؤية) هذا العالم المصنوع بواسطة خوذة خاصة، أو نظارة إلكترونية تتصل بالحاسوب ؛ كما يرتدي المستخدم ، في يديه قفازات إلكترونية ، كوسيلة إضافية لتجسيد الواقع الافتراضي ، تتيح له ملامسةً الأشياء التي (يظن) أنها موجودة.

• واقع افتراضي محدود الوظيفة والمكان:

ويستخدم هذا النظام في أجهزة المحاكاة (Simulators)، وينصبُّ اهتمام المصمم ، في هذا النوع على محاكاة خواص أو جزئيات بعينها في الواقع الحي (الحقيقي)، مثل تأثير الجاذبية ، أو السرعة الشديدة ، مع اهتمام أقل بالتفاصيل.

• واقع افتراضي طرفي:

وهنا، تكون رؤية العالم الافتراضي ، ويتم التعامل معه ، عن طريق شاشة الحاسب الآلي ، دون الشعور بالتواجد الواقعي داخل العالم المصنوع.

وثمة من يبشر بنوع رابع من الواقعية الافتراضية، لم يوجد بعد، لكنه مستخدم بكثرة في أفكار أدب الخيال العلمي، وفيه يتم تجاوز مخاطبة الحواس إلى مخاطبة العقل مباشرة، بمعنى أنه إذا كان العقل يتلقى من حواسنا المختلفة إحساسها بالعالم ، عن طريق إشارات كهربائية ، وتكون عملية الإدراك هي مسئولية العقل ، الذي يقوم بترجمة هذه الإشارات إلى عناصر لنا بها خبرة.. إذا كان الأمر كذلك، فمن الممكن الإيحاء بوجود أي مؤثر عن طريق توليد نفس الإشارة الكهربية التي كان هذا المؤثر يقوم بتوليدها .

أدوات وأجهزة الواقع الافتراضي :

أ) الأجهزة التي تلبس على الرأس ( HMD ) :

وهي تشبه القناع أو الخوذة وتكون مزودة من الداخل بشاشة أو شاشتين صغيرتين لعرض مناظر أحادية أو سماع الأصوات المؤثرة ( الاستريو ) ويستطيع الفرد من رؤية ما يعرضه البرنامج من خلال القناع أو الخوذة ، كما يمكنه من مشاهدة الأجسام بأبعادها الثلاثية أو قد يكون الغطاء كاملا للرأس إذ يمكنه من الرؤية والاستماع في الوقت نفسه .

ب ) قفازات اللمس ( Tactile gloves ) :

عبارة عن أجهزة إحساس تغطي كل اليد وتولد تفاعلا نشطا بين المستخدم والبيئة الافتراضية للتطبيق للإحساس باللمس والشعور بدرجة الحرارة على سبيل المثال ، كما أنها لها المقدرة على إيجاد الشعور بالظروف البيئية الحقيقية .

ج ) مجسات الحركة( Motion Sensing ) :

تعتمد هذه التقنية بشكل أساسي على بذلة خاصة يرتديها الممثل وتوضع عليها نقاط بيضاء في المواقع المفصلية ( مثل الرسغ، الأكواع، الكاحل، الركب)، وتوضع هذه النقاط كذلك على رأسه ووجهه، ويقوم زوج من وحدات فيديو بمتابعة حركات هذه النقاط (حيث تكون كل نقطة معرفة من خلال برنامج حاسوبي خاص)، و ربطها بنقاط مشابه على شخصية افتراضية يتم تكوينها في الحاسب، ومن خلال معالجات حاسوبية قوية وبرامج معقدة يتم تحريك الشخصية الافتراضية بحركات واقعية جدا باستخدام لقطات مختلفة مسجلة من حركة الممثل الحقيقي، وتعرف هذه العملية بالتحريك الأدائي Performance Animation ، وفي بعض التطبيقات تتم محاكاة حركة رأس الممثل ووجهه وعينيه وفمه من خلال شخصية افتراضية ناطقة.

ويهدف التحريك الأدائي إلى تحقيق بناء سريع ودقيق للشخصية في العالم الافتراضي، وقد استخدم هذا الأسلوب مؤخرا في إنتاج كثير من الأفلام مثل: محاكمة أو. جي. سيمبسون التي احتوت على “تحريك أدائي” لما يفترض أنه حدث في موقع الجريمة .

د) المنظار متعدد الاتجاهات BOOM

المنظار متعدد الاتجاهات BOOM الذي طورته Fakespace عبارة عن شاشات ونظام ضوئي مجتمعة بصندوق متصل بذراع متعدد التوصيلات، وعندما ينظر المستخدم من خلال فتحات في الصندوق يرى العالم الافتراضي، وبإمكانه توجيه الصندوق بأي اتجاه تسمح به سعة المعالجة الموجودة في الأداة، وتتم عملية تعقب الرأس من خلال مجسات في توصيلات الذراع الذي يحمل الصندوق .

هـ) كهف البيئة الافتراضية الآلية CAVE

تم تطوير كهف البيئة الافتراضية الآلية (Cave Automatic Virtual Environment) ، في جامعة إلينويز بولاية شيكاغو الأمريكية، وهو يعطي إيحاء بالاستغراق من خلال عرض صور مجسمة على جدران وأرض مكعب بحجم غرفة، ويستطيع عدد من الأشخاص الذين يلبسون نظارات مُجَسِّمة الدخول والتجول بحرية داخل الكهف، ويقوم نظام تعقب لحركات الرأس بشكل مستمر بضبط عملية العرض المجسم حسب موضع الناظر المتقدم 2.

و ) أجهزة مساعدة :

تتنوع الأجهزة المساعدة في الواقع الافتراضي فمنها على سبيل المثال : قضيب التحكم و الفأرة ولوحة المفاتيح .

وعموما فإن أجهزة الإدخال لبرامج الواقع الافتراضي في تطور مستمر إذ ظهرت في الأسواق حديثا بعض الأجهزة المساعدة مثل كرة التعقيب وعصا التحكم الثلاثية الأبعاد وعصا التنقل ورأس العقب وغير ذلك وجميعها أجهزة مساعدة لتطبيقات الواقع الافتراضي .

هـ ) نظام الحاسب الآلي :

لا شك أن الواقع الافتراضي يعتمد جهاز الحاسب الآلي بشكل رئيس ، ولكن

للوصول إلى إحساس التام بحقيقة الواقع الافتراضي لا بد من نظام حاسوبي ذي مواصفات عالية يتم توليد الأشكال الهندسية بطريقة مميزة توضح البيانات والمعلومات بشكل فني ورائع مماثل للواقع الافتراضي.

ز ) جهاز النانو مانيبيولاتور أو المعالج النانومتري Nnano Manipulator :

يتضمن النانومانيبيولاتور آلة مشيرة تبدو مثل عصا قيادة السيارات، وتتصل هذه الآلة بكمبيوتر شخصيّ مزود ببطاقة رسم بيانيّ متقدمة للغاية، تقوم بتحويل بيانات المجهر لتعرضها على هيئة صورة ثلاثية الأبعاد ذات ألوان متعدّدة، ويمكن هذا المجس الدقيق العلماء من أن يلمسوا ويشعروا بمعالم الأشياء الصغيرة التي يدرسونها، ولقد شعر العلماء بالحوافّ الصّغيرة والفجوات المتواجدة في جزيئات البروتين، وبلزوجة بعض أنواع البكتريا الممرضة .

وتقبع النسخة الأكثر تقدّما من النانومانيبيولاتور في قسم الفيزياء بجامعة نورث كارولينا في “تشابل هل”.

ونظرا للأهمية الشديدة لهذا الجهاز في أبحاث الكثير من الباحثين في المؤسّسات الأخرى قام باحثو علوم الكمبيوتر في جامعة نورث كارولينا بعمل دراسة لجعل هذا الجهاز في متناول الجميع. وحاول “كيفين جيفاي” أستاذ علم الكمبيوتر أن يستعمل تقنيات الجيل الثاني من الإنترنت الذي سيؤدي نجاحه في استغلالها للسّماح للباحثين أن يرسلوا العيّنات ويتم فحصها عن بعد باستخدام الإنترنت. وقام هذا الباحث بالفعل بعمل تجربة عملية تم عن طريقها فحص عينة في جامعة بواشنطن العاصمة، على بعد 270 ميلا عن مكان فحصها في جامعة نورث كارولينا، ولكن شاب هذه التجربة بعض المشاكل .

ح ) العوالم الافتراضية : عالم الحياة الثانية Second Life مثالاً :

يعتبر الانترنت أيضا من أدوات الواقع الافتراضي ، وبطرق متعددة ، أحد هذه الطرق هو العالم الافتراضي ، والحياة الثانية هي مثال للعالم الافتراضي .

و الحياة الثانية هي لعبة افتراضية ، تحتاج إلى اتصال سريع بالانترنت وجهاز كمبيوتر ذي مواصفات عالية لتستطيع تشغيلها ، تدور فكرتها حول صنع شخصية افتراضية لك ومن ثم تدخل لعالم افتراضي يشبه العالم الذي نعيشه، تستطيع التجول هناك بحرية، وبناء صداقات كثيرة، يمكنك المحادثة عن طريق النص ، الصوت وحتى الفيديو ، كما يمكنك أن تشتري منزلاً خاصاً بك ، أو أن تبدأ تجارة هناك، من خلال عملة هذا العالم والتي تدعى Lidden

و يقضي بعض اللاعبين مابين 4 إلى 10 ساعات يوميا على اللعبة ويشعر البعض منهم بانغماس شديد في اللعبة لدرجة أن بعض المنشآت والمشاهد التي تراها في اللعبة قد ترى مثيلاتها على أرض الواقع

استخدامات الواقع الافتراضي في التعليم

استخدمت المحاكاة الحاسوبية للأغراض التربوية لسنوات عديدة، – حتى قبل حلول الحاسبات الصغيرة، ثم في أواخر السبعينيات وفي الثمانينات أصبح هذا النوع من المحاكاة شائعا في الغرف الصفية ومختبرات الحاسب في الدول الغربية، وقد تراوحت في تعقيدها من المحاكاة البسيطة للعب بقطعة نقدية بهدف تعلم التوزع ثنائي الاحتمالات (على سبيل المثال)، إلى ابتداع نظام بيئي على شكل بحيرة تتفاعل فيها كائنات حيوانية متنوعة، وقد كانت هذه الأنواع من المحاكاة تقدم بشكل نصي أو رقمي، ولكن مع تطور الأجهزة وتطور إمكانياتها تطورت البرامج بحيث مكّنت من تقديم مخرجات مصورة. Graphical Output

وإذا سلمنا بأن الرسم ثلاثي الأبعاد والمعتمد على الشاشة يعتبر شكلا من الحقيقة الافتراضية ، فيمكن القول بأن الحقيقة الافتراضية استخدمت منذ فترة في التعليم، ويمكن مشاهدة أحد الأمثلة في عمل فيرونيكا بانتلدس ولورنس أولد Veronica Pantelidis And Lawrence Auld، المديرين المشاركين لمختبر الحقيقة الافتراضية والتربية (VREL) ، في جامعة شرق كارولاينا، وفيه تستخدم حزمة برامج باسم Virtus VR من قبل أطفال المدرسة الابتدائية لتكوين الأجزاء الداخلية لغرفة أو مبنى، بما في ذلك تصميم الجدران والأبواب والنوافذ والأثاث ثم وضعها في المكان المناسب في البناء المعتمد على الشاشة Screen-Based Construction ، ويهدف هذا النشاط إلى تحسين قدرات الأطفال على تخيل الحيز والمكان ثلاثي الأبعاد، وتوفير المتعة، وإعطاء معنى لتحصيل الأطفال أثناء قيامهم بالتعلم.

مثال آخر للاستخدام الحالي للحقيقة الافتراضية في التعليم نجده في مشروع جيسون Jason Project الذي يمكن بواسطته لأطفال المدارس أن يختبروا كلا من الوجود في البعد ‘Telepresence’ ( والذي يشير إلى الشعور بالوجود في مكان آخر غير مكان الشخص الحقيقي ) والعمليات عن بعد ) ‘Teleoperation’ والتي تعني تحكم الأداة بالعمليات عن بعد)، وقد تم تصميم هذا البرنامج الذي تشرف عليه وكالة الفضاء الأمريكية NASA والذي بدأ في 1989، لإيجاد الإثارة والحافز عندا لأطفال لدراسة العلوم، والرياضيات، والتقنية، من خلال إتاحة التحكم للأطفال بواسطة الوجود في البعد بالعمليات البعيدة لمركبة تحت مائية (TROV) تقوم باستكشاف أعماق المحيط، بينما يشاهدون نتائج عملهم بالزمن الحقيقي Real-Time Results على شاشات فيديو كبيرة.

وهناك كذلك تزايد في عدد الاستخدامات للحقيقة الافتراضية في التعليم العالي أيضا، ومن الأمثلة على ذلك مشروع المواقع التعلّمية Learning Sites Project الذي يعمل من خلاله فريق مكون من علماء آثار، وخبراء في الحقيقة الافتراضية، والنماذج ثلاثية الأبعاد، على بناء رسومات وصوتيات وقواعد بيانات، تمكّّن المستخدمين من استكشاف عدد من المواقع الأثرية ( في تركيا ومصر على سبيل المثال)، وتتيح التفاعل مع النسخ الافتراضية للمواقع التي تم ابتداعها بترجمة دقيقة للبيانات المسجلة عن المواقع الحقيقية، وتقرير كيفية هذا التفاعل، مثلا؛ إذا أثار اهتمام مستخدم ما زاوية مظلمة في الموقع الموجود في البيئة الافتراضية فإنه يستطيع التركيز على هذه المنطقة واستكشافها بمزيد من التفاصيل.

ويمكننا تصنيف التجارب والتطبيقات الافتراضية التي استخدمت للتعليم حسب الأصناف التالية :

1. 1. الألعاب الافتراضية التعليمية .
2. 2. المسرح الافتراضي .
3. 3. المعمل الافتراضي .
4. 4. المتحف الافتراضي .
5. 5. البيئات التعليمية الافتراضية . ( الفصول الافتراضية ، وقاعات التدريب ، وحلق العلم ، والمكتبات الدراسية ، الجامعات الافتراضية والمؤتمرات العلمية )
6. 6. الحديقة الافتراضية .
7. 7. الفضاء الافتراضي والطيران .
8. 8. المصانع الافتراضية ومعاهد التدريب المهني الافتراضية .
9. 9. المحاكم الافتراضية والجنايات الافتراضية .
10. 10. العمليات الطبية الافتراضية .

= إيجابيات وسلبيات الواقع الافتراضي في مجال التعليم .

ما يميز الواقع الافتراضي عند تطبيقه في مجال التعليم وجعله وسيلة ممتازة من وسائل التعلم عددا من الأمور أهمها :

1. 1. التواجد الحميم (الانغماس) : و هو الشعور الذي يتولد لدى مستخدم برامج الواقع الافتراضي بأنه متواجد -حقَّـــاً– داخل هذا العالم، ومرتبط به، ومسئول عنه.
2. 2. التفاعل: وهو قدرة مستخدم البرنامج على التأثير في هذا العالم المصنوع الذي يراه أمامه، والتعامل معه بنفس المنطق الذي يستطيع التعامل به مع الحياة العادية، فلا يكون ملزماً بسلوك بعينه، أو زوايا رؤية لا يحيد عنها، مثلاً. )
3. 3. إمكانية توليد ومعايشة أي بيئة مهما كانت واقعية أو تخيلية .
4. 4. تعد المحاكاة في الواقع الافتراضي بديلا ممتازا للتعليم والتدريب حيث تعطي فرصا للطالب بالتكرار والتعلم بالمحاولة والخطأ ، والمحافظة على التكلفة المادية .
5. 5. إمكانية تلافي الأخطار المتوقعة في العالم الحقيقي ، مثل دراسة المفاعل النووي أو قيادة الطائرة وغيرها .
6. 6. تسمح للطلاب بإجراء التجارب المعملية خطوة بخطوة كما تهيئ له فرصة الاستمرار في التجربة خلال مدة زمنية مفتوحة وباستخدام تقنيات جديدة عبر الاستعمال الفعلي للتجربة ، وتهيئ الطالب للتفاعل مع التجربة الافتراضية والمشاركة الايجابية فيها وفق النتائج التي يحصل عليها .
7. 7. تشجع الإبداع والابتكارعند الطلاب في البرامج التي تعتمد على الإنشاء والخلق والتصنيع .
8. 8. إن استخدام تقنية الواقع الافتراضي في القاعات الدراسية سيؤدي إلى تشجيع الطلاب على تجاوز حالة التلقي السلبي من

لينطلقوا نحو المشاركة الفعالة في التعليم التي ربما تدفعهم إلى مواصلة تعليمهم العالي أو الذاتي في المجالات المتعددة .

1. 9. التوفير المادي ، حيث أقيمت جامعات وفصول ومباني افتراضية لو أقيمت على أرض الواقع كلفت الكثير جدا .
2. 10. إمكانية التجديد والتحديث خصوصا وأن الواقع الافتراضي يعتمد على تقنية متجددة وبشكل متسارع .
3. 11. يخلق جوا من المتعة والإثارة والتشويق ، ويعتبر عنصرا جاذبا في مدرسة المستقبل .

سلبيات الواقع الافتراضي في مجال التعليم :

على الرغم من فاعلية الواقع الافتراضي وأهميته في مجال التعليم والتدريب ، إلا أنه لا يخلو من السلبيات التي تعيق من عملية استخدامه ومن هذه العيوب والسلبيات :

1. 1. محدودية استخدام الواقع الافتراضي نتيجة للتكاليف المبدئية الباهظة عند شراء الأجهزة المطلوبة وارتفاع سعر تكلفة إنتاج البرامج الافتراضية .
2. 2. محدودية تأثير الحواس الخمس في نظام الواقع الافتراضي الذي لا يتجاوز في استخدامه إلا حاسة السمع والبصر واللمس ، ولكن ربما ستظهر مستجدات أخرى تستخدم الحواس الأخرى مستقبلا .
3. 3. الاستخدام المفرط لبرامج الواقع الافتراضي وأمام أجهزة الحاسوب ، له تأثيره الصحي السلبي .
4. 4. إن استخدام نوعيات خاصة من نظم الحاسب الآلي التي تتضمن تواتر إطارات الصور المتحركة والتي تزيد عن خمسة عشر إطارا في الثانية يؤدي إلى إصابة الفرد بالغثيان والصداع وأعراض أخرى مثل إرهاق الجهاز العصبي وتوتره .
5. 5. ( العالم الافتراضي يضع كل فرد أمام العالم بأسره متيحاً له كل الأفكار والمذاهب والنِّحَل, وهذا مايزيد من انفراط الدور الاجتماعي والتربوي، ويقلَّص من ممارسات الوصاية، وخلخل فكرة الرأي الواحد. )

مستقبل الواقع الافتراضي .

تعد تقنية البيئة الافتراضية من التقنيات المتنامية وسيمضي بعض الوقت على تبني الكمبيوترات المكتبية لهذه البيئة نظرا لتوقف انتشار هذه التقنية على توفر دعم لها في أنظمة التشغيل المختلفة، وعدم ملائمتها للتطبيقات المستخدمة في هذا النوع من الكمبيوترات، ولكن إنتل حلت هذه المعضلة عن طريق تعاملها مع شركات برامج لتقديم دعم لها في برامجهم دون الاعتماد على دعم نظام التشغيل. ويتبنى مطورو البرامج وأنظمة التشغيل هذه التقنية إضافة إلى الشركات المتخصصة بإنتاج مكونات الكمبيوتر الصلبة أمثال آي بي إم وأيه إم دي

من جهة أخرى ، و( بعد أن أصبحت «إم تي في» واحدة من أشهر الأسماء في عالم الشبكات التلفزيونية، تحاول الآن أن تعزز نجاحاتها لتصبح زعيمة في تسويق العوالم الافتراضية. وهذه كانت رسالة هذه الشبكة العملاقة خلال الكلمة التي قدمتها في مؤتمر العوالم الافتراضية لعام 2007 الأخير الذي عقد في نيويورك.

وأطلقت الشبكة إستراتيجية منصتها الجديدة المختلطة «4 دي»، أي الأبعاد الرباعية. وسينصب مسعاها الأساسي هذا، على الدمج بين المحتوى الموجود في البرامج التلفزيونية في شبكات «إم تي في»، مع العوالم الافتراضية الثلاثية الأبعاد، ومن ثم وضعها ضمن دائرة تفاعلية بحيث يمكن للأشخاص التفاعل من خلالها مع الشخصيات التلفزيونية وإنتاج محتوى جديد، يصبح بدوره جزءا من الخبرة التي يتشارك فيها الجميع .

وهنا يتبادر إلى ذهني سؤال عن دور المسلمين في العالم الافتراضي والتقنيات الافتراضية المقبلة ، وكيفية استثمارها في الدعوة إلى الله سبحانه وتعالى ونشر الدين الإسلامي .

وكما نرى فإن ( عالمية” المجال الافتراضي، دفعت إلى ظهور مفاهيم جديدة يتداخل فيها التقني مع الإنساني (الحب الإلكتروني، إمبريالية الإنترنت، إدمان الإنترنت …) مما يضغط باتجاه إعادة تعريف الذات والعلاقة مع الآخر، واكتشاف الهوية في عالم تمتزج فيه الهويات، كما تدفع إلى تجديد “عالمية الإسلام” فهماً وتطبيقاً، مما يوجب البحث في اتجاه بلورة خطاب اسلامي جديد عبر

ثانيا : الواقع المعزز

مفهوم الواقع المعزز: ([2])=

الواقع المعزز هو نوع من الواقع الافتراضي الذي يهدف إلى تكرار البيئة الحقيقية في الحاسوب و تعزيزها بمعطيات افتراضية لم تكن جزءا منها. و بعبارة أخرى، فنظام الواقع المعزز يولد عرضا مركبا للمستخدم يمزج بين المشهد الحقيقي الذي ينظر إليه المستخدم والمشهد الظاهري التي تم إنشاؤه بواسطة الحاسوب و الذي يعزز المشهد الحقيقي بمعلومات إضافية.

يهدف المشهد الظاهري virtual scene الذي تم إنشاؤه بواسطة الكمبيوتر إلى تحسين الإدراك الحسي للعالم الحقيقي الذي يراه أو يتفاعل معه المستخدم. ويهدف الواقع المعزز إلى إنشاء نظام لا يمكن فيه إدراك الفرق بين العالم الحقيقي و ما أضيف عليه باستخدام تقنية الواقع المعزز، فعند قيام شخص ما باستخدام هذه التقنية للنظر في البيئة المحيطة به فإن الأجسام في هذه البيئة تكون مزودة بمعلومات تسبح حولها وتتكامل مع الصورة التي ينظر إليها الشخص.

وتستخدم اليوم تقنية الواقع المعزز في مجال الترفيه، والتدريب العسكري، والتصميم الهندسي، والروبوتات، والصناعة التحويلية وغيرها من الصناعات، كما يتم إدماجها في التعليم بشكل تدريجي.

تاريخ الواقع المعزز :

يُعتقد أن أول من صاغ مصطلح الواقع المعزز هو الباحث السابق في شركة بوينغ Boeing توماس كوديل Thomas Caudell و كان ذلك سنة 1990، غير أن هذا المصطلح استُخدم قبل توماس بعقود، حيث تعود التطبيقات الأولى للواقع المعزز إلى أواخر سنوات 1960 و 1970. ففي عام 1962، قام مورتون هيليغ، المصور السينمائي بتصميم جهاز محاكاة دراجة نارية بالصوت والصورة و حتى الرائحة، أطلق عليه اسم Sensorama. و في عام 1966 طورت إيفان سذرلاند Ivan Sutherland أول جهاز عرض ثلاثي الأبعاد على شكل خوذة الرأس. كما شهد عام 1975 ابتكار مايرون كروجر Myron Krueger جهازVideoplace، و الذي يتيح للمستخدمين التفاعل مع الأشياء الافتراضية.

قبل 1990، كانت تقنية الواقع المعزز تستخدم حصريا من قبل العديد من الشركات الكبرى للمحاكاة والتدريب، وأغراض أخرى. لكن هذا الوضع سيتغير تدريجيا بفضل تطور التكنولوجيا اللاسلكية و تقلص حجم الأجهزة التقنية وتكييف البرامج المعلوماتية التي يحتاجها الواقع المعزز لاختبار هذه التقنية في أجهزة الكمبيوتر الشخصية والأجهزة النقالة.

بدأت التطبيقات النقالة للواقع المعزز ظهورها في عام 2008، و كان مجال الخرائط و التواصل الاجتماعي أول المستفيدين من هذه التقنية، كما أن استخدامها للتدريب في مجال الطب و المجال العسكري هو الأكثر تقدما، في حين أن تطبيق تقنية الواقع المعزز في التعليم مازال في بدايته.

كيف تعمل تقنية الواقع المعزز ؟

تعتمد تقنية الواقع المعزز على تعرف النظام على ربط معالم من الواقع الحقيقي بالعنصر الافتراضي المناسب لها و المخزن مسبقا في ذاكرته، كإحداثيات جغرافية أو معلومات عن المكان أو فيديو تعريفي أو أي معلومات أخرى تعزز الواقع الحقيقي. و تعتمد برمجيات الواقع المعزز على استخدام كاميرا الهاتف المحمول أو الكمبيوتر اللوحي لرؤية الواقع الحقيقي، ثم تحليله تبعاً لما هو مطلوب من البرنامج والعمل على دمج العناصر الافتراضية به.

ونشير إلى أنه هناك طريقتان لعمل الواقع المعزز. ففي حين تعتمد الطريقة الأولى استخدام علامات (Markers) تستطيع الكاميرا التقاطها وتمييزها لعرض المعلومات المرتبطة بها، تستعين الطريقة الثانية بالموقع الجغرافي عن طريق خدمة (GPS) أو ببرامج تمييز الصورة (Image Recognition) لعرض المعلومات.

تطبيقات الواقع المعزز في التعليم

1- آفاق الواقع المعزز

تخيل أنك تعيش في عالم سحري كعالم هاري بوتر، حيث تُزيَّن رواقات المدرسة بالعشرات من اللوحات التفاعلية التي تنبض بالحياة. تخيل الآن أنك -كمدرس- تمتلك القدرة على إنشاء عوالم افتراضية تفاعلية تنبض بالحياة و مليئة بالمعلومات والتفاصيل الدقيقة حول مكوناتها… الأمر سيكون ممتعا حقا لو تحقق على أرض الواقع، و سيغير كثيرا من نظرة الطلاب إلى المدرسة و سيجعلهم حتما يقبلون على الدراسة بشغف و متعة منقطعي النظير… لكن هل تعلم أن هذا الأمر قد انتقل حقا من عالم الخيال العلمي إلى العالم الحقيقي بفضل تقنية الواقع المعزز (AR) ؟ نعم، فهذه التقنية تسمح لك بفعل ذلك عبر إسقاط طبقات افتراضية من المعلومات الرقمية على العالم المادي، و التي يمكن عرضها من خلال الأجهزة الذكية التي أصبحت في متناول الطلاب والمدرسين. فمع منتجات الواقع المعزز مثل Elements 4D يمكن للطلاب مناولة العناصر الكيميائية و خلق تفاعلات بينها بشكل افتراضي من خلال أجهزتهم الذكية، بدلا من مجرد القراءة عنها في الكتاب المدرسي. كما يمكنهم أيضا و من خلال نفس التقنية إجراء تشريح لجسم الإنسان من خلال تطبيق Anatomy 4D ، حيث يسمح للمستخدمين باستكشاف جسم الإنسان وعزل أجهزة الجسم المختلفة.

إن الإمكانات الواعدة التي توفرها تقنية الواقع المعزز في التعليم دفعت الدول المتقدمة إلى الاهتمام بها و محاولة الاستفادة منها في جعل التعليم أكثر تفاعلا و واقعية. و في هذا الإطار، اعتمد الاتحاد الأوروبي مشروع (iTacitus.org) لتعليم تاريخ أوروبا عن طريق تركيز عدسة الجوال على بعض المناطق التاريخية لتظهر للزائر الأحداث التاريخية التي مرت منها. كما أن جامعة ويسكونسون الأمريكية تستخدم برنامج (ARIS) لخلق بيئة ألعاب افتراضية يمكن توظيفها في خدمة المنهج الدراسي. أما شركة (Metaio) الألمانية فتعمل على تطوير كتب تفاعلية تنبض بالحياة بمجرد تسليط كاميرا الجوال عليها.

2- تطبيقات الواقع المعزز في التعليم

عموما و حينما يتعلق الأمر بإدماج التكنولوجيا في التعليم، ينطلق العقل البشري ليبدع بلا حدود، و ينتج أفكارا مبتكرة تجعل أشياء كانت يوما ما جزءا من الخيال العلمي واقعا محسوسا. و تقنية الواقع المعزز لا تخرج عن هذه القاعدة، لذلك فلا حدود للأفكار المتعلقة بكيفية توظيفها، و إن كنا فيما يلي سنسرد بعضا منها، ففقط على سبيل المثال و الإلهام ، و ليس أبدا على سبيل الحصر.

3- تطبيقات الفصول الدراسية

هناك تطبيقات عدة يمكن توظيفها لجلب تقنية الواقع المعزز لفصلك الدراسي، سنفرد لها مقالا خاصا في وقت لاحق إن شاء الله، حيث تتيح هذه التطبيقات للمستخدمين انشاء و الاندماج في تجارب الواقع المعزز الخاصة بهم، بكل سهولة و يسر و بتوظيف أجهزتهم الشخصية أو المدرسية.

4- الواجبات المنزلية المدعمة بالشرح

يمكن استخدام تقنية الواقع المعزز لدعم المتعلمين و مصاحبتهم حين إنجازهم للواجبات المنزلية. فعندما يتعثر الطالب في إنجاز واجبه المدرسي، يمكنه الاستعانة بكاميرا هاتفه المتنقل التي يصوبها نحو النقطة التي تشكل صعوبة بالنسبة له ليظهر له فيديو معد مسبقا من طرف معلمه، يشرح تلك النقطة، و يزوده بعناصر تساعده على حل المشكلة.

5- معرض الصور الحية

يمكن استغلال تقنية الواقع المعزز في إعداد معرض لصور هيئة التدريس بالقرب من مدخل المدرسة، حيث يمكن للزوار تفحص صورة أي مدرس بواسطة هواتفهم النقالة، لتدب الحياة في هذه الصورة و تُحدِّث الزائر عن صاحبها.

6- عرض حول كتاب

يقوم الطلاب بتسجيل عرض موجز للكتاب الذي انتهوا للتو من قراءته، يتم تحويل العرض إلى بطاقة معلومات رقمية مرفقة (assigned digital information) بواسطة برنامج معلوماتي معد لهذا الغرض، تلصق على غلاف الكتاب، و تُمكِّن أي شخص من الوصول الفوري للعرض المسجل و التعرف على موضوع الكتاب عبر مسح بطاقة المعلومات بواسطة الهاتف النقال.

7- تشجيعات الوالدين

يتم تسجيل كلمات موجزة للآباء و الأمهات يقومون من خلالها بتشجيع أطفالهم، و لصق بطاقة معلومات أو أي صورة معبرة على مقعد كل طفل. للرجوع إليها و تصفحها بواسطة الهاتف النقال كلما احتاج المتعلم لتشجيع و تحفيز والديه.

8- ألبوم الصور الحية

يمكن إعداد ألبوم صور لأنشطة السنة الدراسية، من حفلات و خرجات و ندوات و ما شابه، و يمكن لكل شخص يود التعرف على معلومات إضافية على نشاط معين أن يمرر هاتفه المتنقل فوق الصورة ليظهر له فيديو النشاط و كل المعلومات والإحصائيات و التقارير المتعلقة به.

9- مختبر السلامة

يتم إعداد صور أو بطاقات تحمل رمز السلامة، و تعلق في جميع أنحاء مختبر العلوم بحيث تشغل وسائط متعددة عند تفحص الطلاب لها بواسطة كاميرات أجهزتهم الذكية، لتطلعهم على إجراءات و بروتوكولات السلامة المختلفة و الخاصة بمعدات المختبر.

10- بطاقات تعليمية للصم وضعاف السمع

باستخدام تقنية الواقع المعزز، يمكن إعداد بطاقات تعليمية تحتوي على مفردات يتم ربطها بمقاطع فيديو توضح كيفية التعبير عن هذه المفردات بواسطة لغة الإشارة. [3]

المراجع:

[1] مدونة المنظومة العصرية للتكنولوجيا التعليمية

http://techm3lomat2012.blogspot.com.eg/2012/12/virtual-reality.html

[2] موقع تعليم جديد

http://www.new-educ.com

[3] http://www.alriyadh.com/514768

https://educationar.wikispaces...

http://www.webopedia.com/TERM/...