طراحی و ساخت انیمیشن– تعاملی برای آموزش مباحث هندسه و بررسی تأثیر آن بر یادگیری دانش‌آموزان پایه سوم ابتدایی

ریاضی یکی از دروس پایه و تأثیرگذار بر یادگیری در همۀ مقاطع به ویژه مقطع ابتدایی است؛ ولی به دلیل سختی محتوا و انتزاعی‌بودن زیاد، مورد توجه دانش‌آموزان قرار نگرفته است و آنها علاقۀ زیادی برای یادگیری این درس از خود نشان نمی‌دهند. یکی از بخش‌های چالش‌برانگیز درس ریاضی برای دانش‌آموزان مقطع ابتدایی مبحث هندسه است که به دلیل انتزاعی‌بودن، درک مباحث آن برای دانش‌آموزان دشوار است. بر اساس نظریۀ رشد شناختی پیاژه، از آنجا که دانش‌آموزان در این سن در مرحلۀ تفکر عینی هستند، یادگیری مفاهیم انتزاعی برایشان دشوار است (پیاژه و اینهلدر، 1966/1402). همچنین، به دلیل آنکه دانش‌آموزان درک درستی از هندسه و کاربرد آن در زندگی‌شان ندارند، انگیزۀ چندانی به یادگیری آن ندارند و معمولاً نگرش منفی به آن دارند. از طرف دیگر، به دلیل وجود رابطه بین نگرش مثبت نسبت به یک درس با انگیزه و یادگیری آن درس، خود این امر باعث کاهش عملکرد یادگیری دانش‌آموزان می‌شود.

نگرش نسبت به ریاضی مجموعه‌ای از باورها، احساسات و تمایلات رفتاری فرد در قبال این درس است (Emanet & Kezer, 2021). این نگرش معمولاً دارای سه مؤلفۀ اصلی شناختی، عاطفی و رفتاری است (Musa & Maat, 2021). نتایج پژوهش‌های انجام‌شده نشان می‌دهد بین نگرش مثبت و انگیزه و در نتیجه پیشرفت تحصیلی بالاتر رابطه‌ای مثبت وجود دارد (اورک و صیف، 1401). یکی از مؤثرترین راهبردها برای بهبود نگرش دانش‌آموزان نسبت به ریاضی استفاده از فعالیت‌های تعاملی است. فعالیت‌های تعاملی در آموزش به مجموعۀ روش‌ها و تکنیک‌هایی اطلاق می‌شود که در آن دانش‌آموزان به ‌صورت فعال با معلم یا همسالان یا با محتوای آموزشی درگیر می‌شوند و از طریق کنش متقابل، دانش و معنا می‌سازند (2023 Panitz,). هدف اصلی فعالیت‌های تعاملی عمیق‌ترکردن یادگیری، افزایش انگیزه و علاقه، تقویت مهارت‌های تفکر انتقادی و حل مسئله و توسعۀ مهارت‌های اجتماعی و ارتباطی دانش‌آموزان است (Mathias et al., 2024). انواعی مختلف از فعالیت‌های تعاملی در آموزش وجود دارند که از مهم‌ترین آنها می‌‌توان به یادگیری مشارکتی و کار گروهی، استفاده از بازی‌های آموزشی، به‌کارگیری فناوری‌های آموزشی تعاملی، یادگیری مبتنی بر پرسشگری، حل مسئله‌های واقعی و مرتبط با زندگی روزمره و داستان‌سازی ریاضی اشاره کرد (سادات حسینی و ساجدی، 1401). یکی از انواع مهم فعالیت‌‌‌های تعاملی استفاده از انیمیشن‌های تعاملی در آموزش است. انیمیشن‌های تعاملی آموزشی، به دلیل ایجاد امکان تعامل فعال دانش‌آموز با محتوای آموزشی، می‌توانند فرایند یادگیری را بهبود بخشند.

انیمیشن تعاملی نوعی محتوای چندرسانه‌ای است که در آن کاربر می‌تواند با کلیک‌کردن، انتخاب یا انجام فعالیت‌هایی با انیمیشن تعامل کند و انتخاب‌ها و رفتار وی بر روند، محتوا یا نتیجه اثر تأثیر می‌گذارد. این تعامل ممکن است شامل انتخاب کاراکتر، انتخاب مسیر، تغییرات اشکال، دوران، رنگ‌آمیزی و غیره باشد؛ به‌ طوری ‌که حتی روند روایت را نیز تغییر دهد. برخلاف انیمیشن سنتی که در آن بیننده منفعل است، این قالب کاربر را به کنشگری فعال تبدیل می‌کند و از طریق تعاملاتی مانند کلیک یا انتخاب مسیر داستان، تجربه‌ای شخصی و پویا می‌آفریند (Yuan, 2023). وجود تعامل در آموزش ریاضی فواید زیادی دارد که از مهم‌ترین آنها می‌توان به افزایش توجه و تمرکز، افزایش توانایی تفکر خلاق، ایجاد انگیزه برای یادگیری و افزایش مهارت حل مسئله اشاره کرد (Darling-Hammond et al., 2019). مطالعات حاکی از رشد جالب توجه پژوهش‌ها در زمینۀ انیمیشن تعاملی طی یک دهۀ اخیر است. این روند نشان‌دهندۀ جایگاه رو‌به‌رشد آن در کنار یا حتی فراتر از انیمیشن سنتی است (Shan et al., 2024). انیمیشن‌ها عمدتاً با تکرار و سرنخ‌های بصری همراه هستند که به تقویت حافظه کمک می‌کنند. پژوهش‌ها نشان داده‌اند مطالب ارائه‌شده از طریق انیمیشن، در مقایسه با تصاویر ایستا یا متن، موجب یادگیری بهتر اطلاعات در دانش‌آموزان می‌شود (Mayer & Moreno, 2002). در کنار این موارد، دانش‌آموزان سبک‌های یادگیری متفاوتی دارند؛ برخی دیداری، برخی شنیداری و برخی حرکتی هستند. با تلفیق حرکت، صدا و تعامل در انیمیشن، به طور هم‌زمان به سبک‌های متنوع یادگیری پاسخ داده می‌شود (Mayer, 2001). همچنین، فیلم‌های انیمیشنی این امکان را فراهم می‌کنند تا محتوای آموزشی با نیازهای فردی دانش‌آموزان تطبیق یابد. پلتفرم‌های یادگیری تطبیقی می‌توانند سطح دشواری را بر اساس عملکرد دانش‌آموز تنظیم کنند و یادگیری مؤثرتری را رقم بزنند. در محیط‌های آموزش ویژه، انیمیشن می‌تواند به درک بهتر مفاهیم پیچیده کمک کند و برای دانش‌آموزان با اختلالات یادگیری، تجربه‌ای قابل ‌دسترس‌تر فراهم کند (Rieber, 1990).

از طرف دیگر، نتایج پژوهش‌های انجام‌شده نشان می‌دهد استفاده از داستان در فرایند آموزش باعث بیشترشدن تمرکز دانش‌آموزان می‌شود (کرمی‌زاده و همکاران، 1396). داستان‌ها به علت کشش، زیبایی و نقشی که در برانگیختن حس کنجکاوی دارند، می‌توانند مفاهیم را راحت‌تر به کودکان منتقل کنند. آموزش از طریق داستان‌های تعاملی نوعی از یادگیری تعاملی است که در آن آموزش از طریق اشکالی مختلف مانند ارائۀ یک داستان، حل معما، انجام محاسبات ریاضی یا به‌کارگیری مفاهیم ریاضی در جریان یک داستان اتفاق می‌افتد (Gee, 2003). از این رو، با تلفیق این عامل‌های تأثیرگذار بر یادگیری و تولید انیمیش‌های داستانی تعاملی آموزشی، می‌توان به بهبود فرایند آموزش و یادگیری کمک کرد. انیمیشن‌های داستانی تعاملی در واقع رسانه‌هایی هستند که با استفاده از داستان، گرافیک، موسیقی، انیمیشن و ایجاد محیط تعاملی با محتوای داستان باعث افزایش انگیزۀ یادگیری کودکان شوند و به بهبود عملکرد یادگیری کمک کنند. تعاملی‌بودن در کنار روایت خطی داستان به کودکان اجازه می‌دهد تا با عناصر محتوایی کار کنند، بازخورد فوری دریافت کنند و در فعالیت‌های حل مسئله مشارکت کنند. این رویکرد نه فقط فهم عمیق‌تر را تسهیل می‌کند، بلکه مهارت‌های تفکر انتقادی را نیز تقویت می‌کند (Li & Ma, 2010).

علاوه بر استفاده از داستان در بحث آموزش، بازی‌وارسازی[1] نیز روشی است که می‌تواند آموزش را برای فراگیران جذاب کند. بازی‌وارسازی به معنای به‌کارگیری عناصر بازی در محیط‌های غیربازی، به‌ عنوان یک روش نوآورانه برای ارتقای یادگیری و آموزش است. استفاده از مکانیک‌هایی مانند امتیازدهی، نشان‌ها، جدول رتبه‌بندی، سطوح و چالش‌ها در فعالیت‌های آموزشی می‌تواند انگیزه، مشارکت و پایداری یادگیرندگان را افزایش دهد (Dicheva et al., 2015). هنگامی که عناصر بازی‌وار با اهداف آموزشی هماهنگ باشند، انگیزه و تعامل دانش‌آموزان با محتوا به طرزی قابل ملاحظه ارتقا می‌یابد. با این ‌حال، بازی‌وارسازی همواره مؤثر نیست. اگر عناصر بازی سطحی باشند یا با اهداف یادگیری هم‌خوانی نداشته باشند، افزایش کوتاه‌مدت انگیزه ممکن است کاهش یابد. دیچوا و همکاران به «اثر نوآوری» اشاره کردند؛ یعنی هیجان اولیه با گذر زمان کاهش می‌یابد، مگر آنکه طراحی بازی‌وارسازی با پیشرفت محتوای آموزشی به‌روز شود (Dicheva et al., 2015). علاوه بر این، تمرکز بیش از حد بر پاداش‌های بیرونی مانند امتیاز یا نشان ممکن است انگیزۀ درونی را تضعیف کند و یادگیرندگان را به‌جای کسب دانش، به دنبال کسب پاداش سوق دهد (Deci et al., 1999). انجام موفق بازی‌وارسازی نیازمند طراحی آموزشی دقیق است. به‌جای افزودن صرف عناصر بازی، معلمان باید از روایت، چالش‌های تطبیقی، بازخورد مداوم و فعالیت‌های گروهی استفاده کنند تا انگیزه و یادگیری دانش‌آموزان حفظ شود (Kapp, 2012). با توجه ‌به کمبود مطالعات انجام‌شده در زمینۀ تأثیر استفاده از محتواهای درسی تعاملی در آموزش بر میزان یادگیری دانش‌آموزان، در این پژوهش، پژوهشگران با تولید یک انیمیشن تعاملی به نام رنگ حوض، با تأکید بر آشنایی با کاربرد مفهوم مساحت در زندگی و استفاده از آن در آموزش مساحت مربع و مستطیل، سعی کردند تأثیر استفاده از انیمیشن‌های تعاملی در فرایند آموزش ریاضی را بررسی کنند و به پرسش‌های زیر پاسخ دهند:

1- آیا استفاده از انیمیشن‌ تعاملی در آموزش ریاضی بر میزان یادگیری هندسۀ دانش‌آموزان تأثیرگذار است؟

2- آیا استفاده از انیمیشن‌ تعاملی در آموزش ریاضی بر افزایش انگیزۀ یادگیری ریاضی دانش‌آموزان تأثیرگذار است؟

یکی از نکاتی که در تهیۀ محتواهای آموزشی برای ریاضی باید مورد توجه قرار گیرد، وجود تعامل بین دانش‌آموز و محتوای آموزشی است. این تعامل باعث می‌شود دانش‌آموز بتواند محتوای آموزشی را بهتر درک کند و مفاهیم ریاضی را به ‌صورت عمیق‌تری یاد بگیرد (Boaler, 2016). وجود تعامل مؤثر در آموزش ریاضی تأثیرات زیادی بر یادگیری دانش‌آموزان دارد که از مهم‌ترین آنها می‌توان به افزایش توجه و تمرکز، ایجاد انگیزه برای یادگیری، افزایش توانایی تفکر خلاق و افزایش مهارت حل مسئله اشاره کرد (Darling Hammond et al, 2019). با توجه ‌به اهمیت استفاده از چندرسانه‌ای تعاملی در آموزش ریاضیات مقطع ابتدایی، در ادامه به برخی از مطالعات انجام‌شده در این زمینه اشاره می‌شود.

در مطالعه‌ای، نقش نرم‌افزارهای هندسۀ پویا در تشویق فرد به استفاده از راهبردهای حل مسئله بررسی و نشان داده شد استفاده از این ابزارها تأثیر مثبت در نحوۀ کنترل فرایند حل و باورهای فرد، توانایی‌های حل مسئله به ‌ویژه ساخت حدس‌های منطقی و خلاقانه دارند (ریحانی و همکاران، 1388). نتایج مطالعۀ قیصری (1392) حاکی از اثربخشی مثبت انیمیشن‌های آموزشی بر یادگیری مفاهیم هندسی در دو سطح متوسط و دشوار شناختی است. نوروزی و همکاران (1393) با استفاده از نرم‌افزار اکتیوانسپایر[2] یک محتوای الکترونیکی شامل مبحث محیط، مساحت دایره، لوزی و ذوزنقه برای آموزش هندسۀ پایۀ پنجم ابتدایی تهیه کردند و با استفاده از آن تأثیر به‌کارگیری نرم‌افزار آموزشی بر یادگیری فعال درس ریاضی دانش‌آموزان را بررسی کردند. نتایج نشان داد به‌کارگیری نرم‌افزار آموزشی بر پیشرفت تحصیلی و افزایش انگیزۀ یادگیری فعال دانش‌آموزان در درس ریاضی مؤثر است، ولی بر یادگیری خلاقانۀ دانش‌آموزان در درس ریاضی تأثیری ندارد. در پژوهشی دیگر که روی دانش‌آموزان پایۀ پنجم انجام‌ شده، نشان ‌داده ‌شده است آموزش‌های چندرسانه‌ای در درک بهتر مفاهیمی مانند درک فضایی، مکانی، زمانی و حل مسائل ریاضی تأثیرگذار بوده است (اکبری احمدسرایی و همکاران، 1397).

در پژوهشی با عنوان «مقایسۀ تأثیر آموزش مبتنی بر برنامۀ رایانه‌ای و آموزش سنتی بر پیشرفت تحصیلی درس ریاضی دانش‌آموزان سوم ابتدایی»، پارسا و همکاران (1395) تأثیر آموزش مبتنی بر برنامۀ رایانه و تدریس سنتی بر پیشرفت تحصیلی ریاضی دانش‌آموزان سوم ابتدایی را بررسی کردند و نشان دادند این روش تأثیری مثبت و معنادار بر پیشرفت تحصیلی دانش‌آموزان در درس ریاضی دارد. امامی ریزی و همکاران (1398) در مقالۀ خود با عنوان «بررسی تأثیر به‌کارگیری بازی‌های آموزشی در درس هندسه بر خلاقیت و پیشرفت تحصیلی دانش‌آموزان دختر پایۀ سوم ابتدایی» نشان دادند استفاده از بازی‌های آموزشی در درس هندسۀ دانش‌آموزان دختر پایۀ سوم می‌تواند بر خلاقیت و پیشرفت تحصیلی هندسۀ دانش‌آموزان تأثیری مثبت بگذارد. نتایج بررسی تأثیر تدریس ریاضی برای عمل تفریق به شیوۀ قصه بر انگیزش و پیشرفت تحصیلی دانش‌‌آموزان که توسط دورباف و مدرسی سریزدی (1399) انجام شده حاکی از آن است که قصه‌گویی بر پیشرفت تحصیلی دانش‌آموزان تأثیرگذار است و باعث بهبود انگیزش درونی آنها می‌شود. خادم (1401) برای آموزش چندضلعی‌ها به دانش‌آموزان سوم ابتدایی از نرم‌افزار کپتی ویت[3] استفاده کرد و نشان داد پیشرفت تحصیلی و انگیزۀ یادگیری دانش‌آموزانی که با استفاده از نرم‌افزار آموزش ‌دیده بودند بیشتر از دانش‌آموزانی بود که به روش سنتی آموزش ‌دیده بودند. سبزی پور و فتحی (1403) در مطالعه‌ای نشان دادند بازی آموزشی تعاملی بر مهارت ارتباطی و حل مسئله ریاضی دانش‌آموزان اول ابتدایی تأثیر مثبت دارد.

در پژوهشی دیگر، گمبری و همکاران طی پژوهش خود نشان دادند افراد آموزش‌دیده با انیمیشن‌های کامپیوتری عملکرد بهتری در حل مسائل هندسی دارند (Gambari et al., 2014). نتایج مطالعۀ انجام‌شدۀ دیگری حاکی از آن است که استفاده از قصه در آموزش کودکان دبستانی باعث پیشرفت تحصیلی آنها می‌شود (گنجی و امیریان، 1391). در پژوهشی دیگر، به ‌منظور بررسی تأثیر فناوری‌های آموزشی بر پیشرفت دانش‌آموزان، یک اپلیکیشن موبایل مبتنی بر جاوا توسط عماشا و همکاران (Amasha et al., 2021) طراحی و از آن برای آموزش مبحث مساحت و محیط به دانش‌آموزان ابتدایی یک مدرسه در عربستان استفاده شد. یافته‌ها نشان داد دانش‌آموزانی که به ‌وسیلۀ اپلیکیشن موبایل آموزش ‌دیده بودند، عملکرد ریاضی بهتری نسبت به دانش‌آموزانی آموزش‌دیده با روش سنتی داشتند.

نتایج مطالعات انجام‌شده نشان می‌دهد استفاده از انیمیشن‌ها در آموزش دارای فواید و مزایای زیادی است، اما به دلیل نیاز به تخصص برای ساخت انیمیشن، زمان‌بربودن و هزینۀ زیاد تولید انیمیشن، بسیاری از پژوهشگران دنبال این کار نرفته‌اند و مطالعات زیادی در این زمینه انجام نشده‌اند؛ از این رو، در این پژوهش، با تولید یک انیمیشن آموزشی-تعاملی، تأثیر آن بر میزان یادگیری و انگیزش ریاضی دانش‌آموزان سوم ابتدایی بررسی شد.

روش‌شناسی پژوهش

این پژوهش کاربردی و از نوع شبه‌آزمایشی با پیش‌آزمون و پس‌آزمون با دو گروه است. در این پژوهش، یک انیمیشن تعاملی آموزشی به نام رنگ حوض با تمرکز بر آموزش کاربرد مساحت سطوح هندسی تولید و تأثیر استفاده از آن در آموزش بر یادگیری و انگیزۀ دانش‌آموزان بررسی شد. برای این منظور، در گروه آزمایش با استفاده از انیمیشن تعاملی و در گروه دیگر به روش سنتی مثال‌هایی از کاربرد مساحت مستطیل و مربع و شکل‌های ترکیبی از آنها در چند جلسه آموزش داده شد. سپس، برای بررسی پیشرفت عملکرد ریاضی، از هر دو گروه پس‌آزمون گرفته شد. ضمناً در این پژوهش به ‌منظور بررسی تأثیر استفاده از انیمیشن تعاملی بر انگیزۀ یادگیری، از نتایج پرسشنامۀ انگیزش ریاضی استفاده شد که دانش‌آموزان آموزش‌دیده با انیمیشن آموزش در دو مرحلۀ قبل و بعد از مداخله به آن پاسخ داده بودند. نتایج حاصل با استفاده از آزمون‌های آماری بررسی و مقایسه شد.

جامعه، روش نمونه‌گیری و حجم نمونه: جامعۀ آماری پژوهش متشکل از دانش‌آموزان دختر پایۀ سوم ابتدایی آموزش‌وپرورش ناحیۀ دو تبریز در سال تحصیلی 1403-1404 بود. مدارس این ناحیه که تعداد آنها 21 مدرسه بود به عنوان خوشه‌ها در نظر گرفته شدند و با استفاده از روش نمونه‌گیری خوشه‌ای، یکی از مدارس به طور تصادفی برای اجرای طرح انتخاب شد. مدرسۀ انتخاب‌شده دارای 3 کلاس پایۀ سوم بود که دو کلاس به طور تصادفی انتخاب و به عنوان گروه‌ها در نظر گرفته شدند. دانش‌آموزانی که در بعضی از جلسات غایب بودند از مطالعه کنار گذاشته شدند و در نهایت، از هر کلاس 20 نفر به عنوان اعضای گروه در نظر گرفته شدند. برای بررسی همتابودن گروه‌‌ها، توسط یک آزمون پژوهشگرساخته، میزان اطلاعات دو گروه دربارۀ مساحت مربع و مستطیل سنجیده شد.

ابزارهای پژوهش: در این پژوهش، برای پیش‌آزمون و پس‌آزمون، از دو آزمون ریاضی پژوهشگرساخته استفاده شد. به‌ منظور تعیین روایی هر دو آزمون‌ از نظر متخصصان و برای تعیین پایایی آن از ضریب ریچاردسون[4] استفاده شد. پیش‌آزمون که در پیوست (1) ارائه شده است، شامل 5 پرسش دربارۀ مساحت مربع و مستطیل بود. برای هر پرسش، در صورت پاسخ درست نمرۀ یک و در صورت پاسخ نادرست نمرۀ صفر در نظر گرفته شده بود. ضریب ریچاردسون برای پیش‌آزمون برابر 74/0 بود. همچنین، پس‌آزمون که در پیوست (2) ارائه شده است، شامل 5 پرسش از کاربرد مساحت مربع و مستطیل متفاوت از پرسش‌های پیش‌آزمون بود که برای پاسخ درست هر پرسش نمرۀ یک و برای پاسخ نادرست نمرۀ صفر در نظر گرفته شده بود. ضریب ریچاردسون پس‌آزمون برابر 76/0 بود.

همچنین، در این پژوهش، به‌ منظور بررسی تأثیر استفاده از انیمیشن بر انگیزۀ یادگیری دانش‌آموزانی که از انیمیشن تعاملی استفاده کرده بودند، از پرسشنامۀ انگیزش ریاضی استفاده شده است. این پرسشنامه که در پیوست (3) ارائه شده است، شامل ۱۸ پرسش است که سه مقیاس علاقه به ریاضی، عزت‌نفس ریاضی و انگیزش درونی را اندازه‌گیری می‌کند. مؤلفۀ علاقه به ریاضی با 10 پرسش با طیف لیکرت 5تایی، عزت‌نفس ریاضی و انگیزش درونی به‌ترتیب با 5 و 3 پرسش با مقیاس لیکرت ۴تایی سنجیده می‌شود (برای پرسش‌های معکوس نمره‌های معکوس در نظر گرفته می‌شود). جمع نمرات همۀ پرسش‌ها که دارای کمترین نمرۀ 18 و بیشترین نمرۀ 82 است، به عنوان انگیزش دانش‌آموزان به درس ریاضی در نظر گرفته می‌شود. این پرسشنامه در دو مرحلۀ قبل و بعد از مداخله توسط گروه آزمایش تکمیل و نتایج آن با هم مقایسه شد. روایی پرسشنامۀ انگیزش ریاضی با استفاده از روش تحلیل عامل تأیید شده و پایایی آن 87/0 گزارش شده است (نعمتی و نوری، 1388 به نقل از حسین خانزاده و همکاران، 1398). در این پژوهش، نیز پایایی آن با استفاده از ضریب آلفای کرونباخ بررسی شد. مقدار این ضریب برای پیش‌آزمون 77/0 و برای پس‌آزمون 89/0 بود.

مداخلۀ انجام‌شده در این پژوهش استفاده از انیمیشن داستانی-تعاملی به نام رنگ حوض بود. این انیمیشن با استفاده از موتور بازی‌سازی یونیتی نسخۀ ۲۰۲۲ و با زبان برنامه‌نویسی سی‌شارپ اجرا شد. محیط برنامه شامل مدل‌های سه‌بُعدی و بافت‌های آنها توسط نرم‌افزارهای طراحی سه‌بُعدی و دوبُعدی تری‌دی مکس[5] و ادوبی فتوشاپ[6]، طراحی و ساخته و سپس به موتور بازی‌سازی منتقل شده است. به ‌منظور ایجاد محیطی تعاملی و جذاب، فرایند آموزش به ‌صورت بازی‌وارسازی و در چهار مرحله طراحی و اجرا شد. راهنمای این مراحل در صفحۀ اول بازی (شکل 1) آورده شده است. در هر یک از این مراحل، کاربر می‌تواند همانند یک بازی رایانه‌ای از طریق ابزارهای طراحی‌شده شامل امکان حرکت و گردش در فضا و دور حوض (شکل 4)، اندازه‌گیری ابعاد حوض به ‌وسیلۀ یک متر مجازی (شکل 2) و امکان رنگ‌آمیزی جداره‌های حوض (شکل 5)، با بازی تعامل داشته باشد.

شکل 1: راهنمای بازی

Figure 1: Game Guide

شکل 2: اندازه‌گیری ابعاد حوض توسط کاربر با متر مجازی

Figure 2: User measuring the pond dimensions with a virtual meter

به ‌منظور تکمیل فرایند محاسبۀ مساحت که بخش اصلی موضوع پژوهش را تشکیل می‌دهد، لازم است ابعاد حوض توسط کاربر اندازه‌گیری و محاسبات انجام‌شده در رابط کاربری موجود در هر مرحله وارد شوند (شکل 3).

شکل 3: واردکردن مساحت و پاسخ به پرسش. صحنه‌ای از فضای انیمیشن تعاملی (بازی)

Figure 3: Entering area and answering the question

سپس، بررسی‌های لازم توسط سیستم انجام می‌شوند و در صورت صحیح‌بودن محاسبات و اندازه‌ها، برنامه از طریق رابط کاربری، کاربر را از صحت مقادیر واردشده آگاه می‌کند و کاربر می‌تواند به مرحلۀ بعدی برود؛ در غیر این صورت، کاربر با خطا مواجه می‌شود و باید اندازه‌گیری خود را به‌ منظور تصحیح، مجدداً بررسی کند.

در این برنامه، سعی بر آن شده است تا با بهره‌گیری از المان‌های بازی، به تعامل هرچه بیشتر کاربر با برنامه و افزایش سطح غوطه‌وری[7] کمک شود. همچنین، به کاربر این امکان داده شده است تا بتواند از میان رنگ‌های موجود در رابط کاربری، رنگ دلخواه را انتخاب و سطح مدنظر را رنگ‌آمیزی کند (شکل 5). دسترسی به این امکان می‌تواند به بهبود تجربۀ کلی کاربر از برنامه کمک و فرایند یادگیری را لذت‌بخش‌تر کند. 

شکل 4: تعامل با انیمیشن و چرخش در فضا و اطراف حوض و نگاه از زوایای متفاوت

Figure 4: Interacting with the animation and rotating in space around the pond and looking from different angles

شکل 5: تعامل با محیط، انتخاب رنگ و رنگ‌آمیزی حوض

Figure 5: Interaction with the environment, choosing colors and painting the pond

روش اجرای طرح و تحلیل داده‌ها: روش انجام مداخله و اجرای طرح به این صورت بود که بعد از انتخاب دو گروه و بررسی همسانی ‌گروه‌ها با استفاده از پیش‌آزمون، دانش‌آموزان طی 5 جلسه به صورتی که در جدول (1) توضیح داده شده است، آموزش دیدند. بازی در چهار مرحله طراحی شده است. در هر مرحله، با ارائۀ تصویر یک حوض، یک مسئله مطرح و از کاربر خواسته شده است تا مقدار رنگ لازم برای رنگ‌آمیزی دیوارهای حوض را به دست آورد. شکل حوض در هر مرحله تغییر می‌کند و پیچیده‌تر از شکل مرحلۀ قبل می‌شود. ضمناً برای ورود به مرحلۀ بعد لازم است کاربر به مسئلۀ طرح‌شده در مرحلۀ قبلی پاسخ درست دهد و در صورت نیاز لازم است آن مرحله را مجدداً تا رسیدن به پاسخ درست تکرار کند. همچنین، برای دانش‌آموزان امکان چرخش دوربین، حرکت و گردش در فضا و اطراف حوض و رنگ‌آمیزی سطح مدنظر وجود داشت. ضمناً شکل‌ها و مسائل مطرح‌شده در بازی عیناً در گروه اول به صورت سنتی ارائه و حل شدند.

جدول 1: نحوۀ اجرای طرح و مباحث ارائه‌شده در جلسات

Table 1: How to implement the plan and topics presented in the meetings

پس از اعمال مداخله و جمع‌آوری اطلاعات، داده‌ها با استفاده از نرم‌افزار SPSS نسخۀ 26، آزمون کلموگروف اسمیرنف و آزمون‌ یومن‌ ویتنی تجزیه‌وتحلیل شدند.

یافته‌ها

در این پژوهش، پیش از بررسی فرضیۀ پژوهش، همسانی دو گروه از طریق نمرات پیش‌آزمون بررسی شد. میانگین نمرات پیش‌آزمون دو گروه در جدول (2) آورده شده است.

جدول 2: میانگین نمرات پیش‌آزمون

Table 2: Average pre-test scores

برای بررسی تفاوت میانگین نمرات در دو گروه، به دلیل غیرنرمال‌بودن توزیع متغیر نمرۀ پیش‌آزمون، از آزمون یومن ویتنی استفاده شد.

جدول 3: آزمون یومن ویتنی برای بررسی تفاوت میانگین نمرات پیش‌آزمون

Table 3: Mann-Whitney test to examine the difference in mean pre-test scores

با توجه ‌به جدول (3)، سطح معناداری آزمون بیش از 05/0 است؛ بنابراین، تفاوت میانگین‌‌ها معنا‌دار نیست و دو گروه همسان هستند. در این پژوهش، میانگین نمرات پس‌آزمون به‌ صورت زیر بود.

جدول 4: میانگین نمرات پس‌آزمون

Table 4: Average post-test scores

همان‌گونه که در جدول (4) مشخص است، میانگین نمرات گروهی که از انیمیشن تعاملی استفاده کرده‌اند نسبت به گروه دیگر بیشتر است. برای بررسی این تفاوت و تأثیر به‌کارگیری انیمیشن تعاملی آموزشی بر یادگیری دانش‌آموزان در درس ریاضی، به دلیل غیرنرمال‌بودن توزیع متغیر نمرۀ پس‌آزمون، از آزمون یومن ویتنی استفاده شد.

جدول 5: آزمون یومن ویتنی برای بررسی تفاوت میانگین نمرات پس‌آزمون

Table 5: Mann-Whitney test to examine the difference in mean post-test scores

مطابق نتایج جدول (5)، از آنجا که 03/7/0=pval کمتر از 05/0 است؛ بنابراین، تفاوت معناداری بین میانگین نمرات در دو گروه وجود دارد و با توجه به جدول (4)، این میانگین در گروه دوم بیش از گروه اول است. بنابراین، می‌توان گفت به‌کارگیری انیمیشن تعاملی-داستانی در آموزش بر افزایش میزان یادگیری دانش‌آموزان در درس هندسه تأثیرگذار است.

همچنین، نتایج به‌دست‌آمده از بررسی تأثیر استفاده از انیمیشن تعاملی در آموزش بر انگیزۀ یادگیری دانش‌آموزان توسط پرسشنامۀ انگیزش ریاضی که توسط دانش‌آموزان گروه دوم قبل و بعد از استفاده از انیمیشن تکمیل شده بود، به‌ صورت زیر است.

جدول 6: میانگین نمرات انگیزۀ ریاضی

Table 6: Average scores of mathematical motivation

نتایج جدول (6) نشان می‌دهد نمرات کل انگیزۀ ریاضی در دو مرحله تفاوت چندانی با هم ندارند؛ بنابراین، استفاده از انیمیشن تعاملی در آموزش هندسه تأثیر چندانی بر افزایش انگیزۀ ریاضی نداشته است. اگر به مؤلفه‌‌های انگیزۀ ریاضی توجه کنیم، مؤلفۀ انگیزۀ درونی در دو مرحله تفاوت چندانی ندارد، ولی نمرات علاقه به ریاضی و عزت‌نفس در دو مرحله با هم متفاوت هستند. برای بررسی معناداری این تفاوت،‌‌ با توجه به غیرنرمال‌بودن توزیع متغیرها، از آزمون یومن ویتنی استفاده و نتایج زیر حاصل شد.

 جدول 7: آزمون یومن ویتنی برای بررسی تفاوت میانگین نمرات عزت‌نفس و علاقه به ریاضی

Table 7: Mann-Whitney test to examine the difference in mean scores of self-esteem and interest in mathematics

مطابق نتایج جدول (7)، از آنجا که سطوح معناداری کمتر از 05/0 هستند، می‌توان گفت تفاوت بین میانگین نمرات متغیرهای علاقه به ریاضی و عزت‌نفس در دو مرحله معنادار است و با توجه به جدول (6)، میانگین علاقه به ریاضی پس از مداخله بیش از قبل از مداخله است، ولی میانگین عزت‌نفس بعد از مداخله کمتر از مرحلۀ قبل از مداخله است. بنابراین، می‌توان گفت به‌کارگیری انیمیشن ‌تعاملی آموزش هندسه باعث افزایش میزان علاقه به ریاضی و کاهش عزت‌نفس در دانش‌آموزان شده است. بنابراین، نتایج نشان می‌دهد استفاده از انیمیشن تعاملی در آموزش هندسه تأثیری بر افزایش انگیزۀ ریاضی نداشته و فقط بر برخی از مؤلفه‌های آن تأثیرگذار بوده است.

بحث و نتیجه‌گیری

شناخت عامل‌های مهم و تأثیرگذار در امر یادگیری به ویژه ریاضیات از ضروریات آموزش موفق است. بر اساس پژوهش‌های انجام‌شده، استفاده از داستان‌ها در تدریس و یادگیری مفاهیم ریاضی می‌تواند با کمک‌گرفتن از شخصیت‌ها به دانش‌آموزان کمک کند تا مفاهیم پیچیدۀ ریاضی را به شکل ساده‌تر یاد بگیرند و توانایی و مهارت‌هایشان را در حل مسائل ریاضی بهبود دهند. استفاده از انیمیشن‌های تعاملی در آموزش هندسه دارای مزایای زیادی است که از مهم‌ترین آنها می‌توان به افزایش انگیزۀ یادگیری، درک بهتر مفاهیم انتزاعی، نمایش سه‌بُعدی تصاویر، افزایش عملکرد یادگیری، یادداری و پاسخ به تفاوت‌های فردی اشاره کرد. همچنین، ویژگی‌های جذاب بازی‌ها، اهداف روشن، بازخورد فوری و حس پیشرفت می‌توانند یادگیری را بهبود بخشند و موفقیت تحصیلی را افزایش دهند. از این رو، با توجه به این نکات، در این پژوهش با طراحی یک انیمیشن آموزش-تعاملی، سعی شد تأثیر استفاده از این فناوری در فرایند آموزش بر یادگیری و انگیزۀ ریاضی بررسی شود. نتایج این پژوهش نشان داد استفاده از انیمیشن‌ آموزشی-تعاملی در فرایند تدریس به ‌عنوان یک ابزار آموزشی چندرسانه‌ای می‌تواند میزان یادگیری دانش‌آموزان را بهبود بخشد. این نتیجه با نتایج پژوهش‌های قیصری (1392) هم‌سو است. همچنین، نتایج این پژوهش نشان داد استفاده از انیمیشن‌ آموزشی-تعاملی بر انگیزۀ ریاضی دانش‌آموزان تأثیر چندانی ندارد، ولی بر برخی از مؤلفه‌‌های آن تأثیرگذار بوده و باعث افزایش میزان علاقه به ریاضی و کاهش عزت‌نفس در دانش‌آموزان شده است. این نتیجه با مطالعات دورباف و مدرسی سریزدی (1399) هم‌سو است و با نتایج پژوهش‌های نوروزی و همکاران (1393) ناهم‌سو است.

با وجود آنکه استفاده از انیمیشن‌ها در آموزش دارای فواید و مزایای زیادی است، به دلیل نیاز به تخصص برای ساخت انیمیشن، زمان‌بربودن و هزینۀ زیاد تولید انیمیشن، بسیاری از پژوهشگران به دنبال این کار نمی‌روند. در این پژوهش نیز به دلیل این مشکلات انیمیشن رنگ حوض فقط راجع به محاسبۀ مساحت شکل‌های ترکیبی از مستطیل و مربع تولید شد؛ از این رو، پیشنهاد می‌شود انیمیشن‌‌های مناسب دیگری برای سایر مباحث هندسۀ سوم ابتدایی مانند معرفی شکل‌ها، محاسبۀ محیط و کاربرد آن متناسب با موضوع‌های کتاب ‌درسی تهیه شوند و در آموزش از آنها استفاده شود. همچنین، با وجود فواید استفاده از انیمیشن در آموزش، چالش‌ها و محدودیت‌هایی نیز در استفاده از این‌ فناوری کمک‌آموزشی وجود دارند. در این پژوهش، به دلیل نبود زیرساخت‌های فناوری در برخی از مدارس مراجعه‌شده و عدم همکاری برخی از مدارس، پژوهشگر نتوانست طرح را روی مدارس زیادی اجرا کند. همچنین، با توجه ‌به محدودیت زمانی، جامعۀ آماری در این پژوهش محدود در نظر گرفته شد؛ از این رو، پیشنهاد می‌شود این موضوع روی تعداد بیشتر دانش‌آموزان و انتخاب‌شده از مدارس و نواحی مختلف آموزشی اجرا شود. امروزه، با پیشرفت در فناوری‌هایی همچون هوش مصنوعی و واقعیت افزوده، آیندۀ فیلم‌های انیمیشنی بسیار امیدوارکننده به نظر می‌رسد. پیشنهاد می‌شود در پژوهش‌های آتی با کمک این فناوری، انیمیشن‌های بیشتری با محتوای آموزش ریاضی تهیه شوند و اثرات بلندمدت استفاده از آنها در آموزش بررسی شود.

سپاسگزاری

این مقاله مستخرج از طرح پژوهشی با عنوان قابلیت انیمیشن‌های تعاملی و غیرتعاملی در آموزش درس هندسۀ سوم ابتدایی با رویکرد تطبیقی است که با حمایت مالی دانشگاه هنر اسلامی تبریز انجام شده است.

[1] Gamification

[2] ActivInspire

[3] Kpty Witt

[4] Kuder-Richardson

[5] Autodesk 3ds Max

[6] Adobe Photoshop

[7] Immersion