برمجيات مبتكرة للرياضيات

حتى وقت قريب، كان الطلبة المكفوفون وضعفاء البصر يجدون صعوبة بالغة في دراسة بعض الموضوعات ومتابعة مهن تخصصية في مجالات العلوم والتكنولوجيا لأنه لم يكن باستطاعتهم مشاهدة الرسوم البيانية والمواد البصرية الأخرى. أما الآن، فقد طور فريق من وكالة الفضاء الأميركية (ناسا) برامج سهلة تتيح للطلبة تخطيط المعادلات في رسوم بيانية والتفاعل مع البيانات وفهمها بالكامل بواسطة النص، ونغمات الصوت واللغة المنطوقة.

يقوم برنامج «ماثراكس» بتحويل الرسوم البيانية والمعادلات إلى كلمات بشكل فوري، بحيث تتوفر أمام الطلبة طرق متعددة لمعالجة المعلومات المعقدة. ويقول روبرت شيلتون، وهو عالم رياضيات مكفوف من وكالة ناسا عمل مع تيري هودجسون وستيفاني سميث على تطوير برنامج ماثراكس:«إن برنامج ماثراكس يقدم للأطفال مكفوفي البصر وضعفاء النظر أداة تمكنهم من العمل جنبًا إلى جنب مع نظرائهم المبصرين في صفوف الرياضيات والعلوم».
وقد أدرك شيلتون أنه «حتى في الوقت الحالي الذي ينبغي أن تفتح فيه التكنولوجيا الحديثة أبوابًا وظيفية في مجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات أمام العديد من الطلبة المكفوفين القديرين على اجتياز تلك التخصصات، نجدهم يبتعدون عن مناهج الرياضيات والعلوم التي يمكن أن تشكل أساسًا لمواصلة التعليم والتوظف والشعور بالاستقلال».
وأكد أن فريقه في وكالة ناسا «له تاريخ طويل في مجال تطوير برمجيات التكنولوجيا التعليمية المبتكرة مثل الألعاب والمحاكاة وأدوات اكتشاف المعرفة، وقد رأينا أن تطوير أداة لتعلم الرياضيات يسهل الوصول إليها بما يشكل طريقة تتيح للشريحة المحرومة من السكان الاستفادة منها إلى حد كبير».
وأضاف شيلتون أن «إدارة وكالة ناسا أعجبت للغاية بهذه الفكرة عندما طرحها فريقه. ورغم أن العمل الحيوي الذي تقوم به وكالة ناسا مختلف جدًا عما نقوم به نحن، إلا أنه من المفهوم بوجه عام أن توسيع مجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات أمر بالغ الأهمية، ليس فقط بالنسبة لمهمة ناسا، ولكن أيضًا بالنسبة لأمن حضارتنا وازدهارها على المدى البعيد».
وقال شيلتون:«إن مشروعنا، كغيره من المشاريع التعليمية والتكنولوجية الأخرى في وكالة ناسا، يجب أن ينافس من أجل الحصول على الموارد ونحن نعمل بالقليل من المال، في حدود ميزانية تتسم بالتقشف، ولكن ناسا لها تاريخ مشرف في تجربة الأفكار المبتكرة المفيدة، وبرنامج «ماثراكس» هو بالتأكيد أحد هذه الأفكار الإبداعية».
والجدير بالذكر أن الطلبة في مخيم العلوم الخاص بالطلبة المكفوفين التابع لوكالة ناسا يستخدمون برنامج «ماثراكس» للتعامل مع دراسة وتصميم الصواريخ من أجل التخطيط للمهمات وتخطيط المسار وتحليل البيانات.
وقال شيلتون في مقالة كتبها لناسا عن المخيم «إنه لم تكن توجد وسيلة أخرى على الأرض من شأنها أن تتيح لهم حضور مخيم الصواريخ بدون وجود مهندس يساعدهم؛ ولكن بفضل هذا البرنامج أكمل هؤلاء الأطفال دورة المخيم بمفردهم».
وإلى جانب تحليل إطلاق الصواريخ، يمكن أيضًا للأطفال استخدام برنامج «ماثراكس» في أشياء أخرى مثل دراسة تغير طبقة الأوزون، وتوضيح تفاعلات البحر والجو، ودراسة توزيع معدل سقوط الأمطار، والتنبؤ بتغيرات النظام البيئي، والتحقيق في طبيعة الثقوب السوداء، واستكشاف توسع الفضاء، وتقدير النشاط الشمسي، وتشكيل نموذج للرياح الشمسية، ومقارنة تكيف الجسم مع الجاذبية الصغرى، ورصد تأثيرات الإشعاع الفضائي، وتمثيل وعرض المعلومات العلمية.
وقد حصل برنامج «ماثراكس» على جائزة التعليم من متحف التكنولوجيا للابتكارات في احتفال أقيم في السابع من شهر نوفمبر 2007م في مدينة سان خوسيه، بولاية كاليفورنيا. فقد نال الجائزة بناء على توصية فريق دولي من المحكمين. وحصل برنامج «ماثراكس» على المرتبة الثانية للفوز بجائزة ناسا السنوية للبرمجيات.
برنامج «ماثراكس» مفيد أيضا للطلبة المبصرين
وذكر شيلتون أن برنامج «ماثراكس» يمكن أن يفيد مختلف الشرائح الطلابية ويعمق فهم الرياضيات لديهم. وأضاف «أننا، في الحقيقة، لدينا أدلة كثيرة على أن غالبية المستخدمين للبرنامج من المبصرين، وأنه قد تم تنزيل 100 ألف نسخة منه حتى الآن إلى أجهزة الحاسب الشخصي، وأنا متأكد تمامًا أن معظم هؤلاء الناس الذين قاموا بتحميله على أجهزة الحاسوب لديهم هم من المبصرين. إن الرسوب في مادة الجبر الأساسية يمثل مشكلة تكلف بلايين الدولارات سنويًا في الولايات المتحدة ولذا فإن من شأن أداة مثل برنامج «ماثراكس» أن تشكل فرقًا يمكن أن يكون له بالغ الأثر على أي شخص يواجه مشكلات مع مفاهيم الرسوم البيانية.
وقد أصبح معظم طلبة مادة الرياضيات على دراية باستخدام الآلات الحاسبة الخاصة بالرسوم البيانية التي تحول المعادلات الرياضية إلى أشكال بصرية. ويعرض برنامج «ماثراكس» المعادلة بطرق إضافية، حيث يقدم وصفًا للنص ونسخة سمعية للرسم البياني، مع أصوات متطابقة مع الصورة المرئية.
ومن بين أروع ما تتميز به هذه البرمجيات من خصائص أن الطالب يستطيع فعلًا سماع موسيقى بعض المعادلات. ويقول شيلتون:«إنه باستطاعتهم رؤية كيف تبدو المعادلات إذا نظروا إلى البرنامج، وسيسمعون كيف تبدو تلك المعادلات إذا ما استمعوا إليه».
وأوضح «أن برنامج «ماثراكس» يبين كيف يمكن جعل برمجيات الرسوم البيانية أكثر إمتاعًا وتشويقًا للجميع. وقد جعلنا هذه التكنولوجيا متاحة أمام الجميع في كافة أنحاء العالم، بإصدار منظومة من برامج محركات وصف الرياضيات التي تعمل بنظام المصدر المفتوح. ونرجو أن تقوم الشركات الصناعية والباحثون بتطوير مزيد من البرمجيات على أساس هذه التقنية ويطبقونها على نطاق واسع بقدر الإمكان».
وخلص شيلتون إلى القول إن ثمة اقتراحًا مطروحًا على بساط البحث بشأن إصدار نسخة من برنامج «ماثراكس» باللغة الإسبانية.
ويمكن تنزيل برنامج ماثراكس مجانًا من موقع ناسا الإلكتروني على شبكة الإنترنت.
http://prime.jsc.nasa.gov/mathtrax