مقدمة:

الثورات الصناعية هي مراحل تاريخية تميزت بتغيرات جذرية في طرق الإنتاج والاستهلاك والتوزيع والتبادل، وأثرت في كافة جوانب الحياة الاجتماعية والسياسية والثقافية والبيئية. منذ بداية القرن الثامن عشر وحتى يومنا هذا، شهد العالم أربع ثورات صناعية رئيسية، كل منها اتسم بظهور اختراعات وابتكارات تقنية جديدة، وانطلاق قوى إنتاجية عالية، وانفجار علمي ومعرفي هائل. وفي عصر الثورة الصناعية الرابعة -على وجه التحديد- التي تتميز بدمج المجالات المادية والرقمية والبيولوجية، يواجه التعليم تحديات وفرص جديدة. كيف يمكن للمعلمين والطلاب الاستفادة من التقنيات الرقمية الحديثة، مثل الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي والحوسبة السحابية وإنترنت الأشياء، لتطوير عملية التعليم والتعلم؟ ما هي المهارات التي يحتاجها الطلاب للنجاح في المستقبل؟ ما هو دور المعلم في ظل هذه التغيرات؟ هذه بعض الأسئلة التي يحاول هذا المقال الإجابة عليها، بعد عرض تمهيد عن تاريخ الثورات الصناعية، وتقنيات كل ثورة، وكيف أثرت هذه التقنيات على التعليم، كما يهدف هذا المقال إلى استعراض مفهوم التعليم الرقمي 4.0، وفوائده، وكيفية تطوير المناهج باستخدامه، متطلباته ومعوقاته.

الثورة الصناعية الأولى:

• بدأ عصر الثورة الصناعية الأولى في عام 1760م عند اكتشاف الفحم والحديد.
• وتسمى الثورة الصناعية الأولى الثورة الميكانيكية، وبدأت في بريطانيا أواخر القرن 18، تعتمد على المحركات البخارية، حيث كان البخار يشغل جميع القطاعات من الزراعة وحتى الغزل والنسيج.

الثورة الصناعية الثانية:

• الثورة الصناعية الثانية من عام 1870 وحتى عام 1914: ابتكارات جديدة أثرت في قطاع الصناعة، ففيها تم اختراع الكهرباء، واستبدال الحديد بالصلب.
• وتسمى أيضاً عصر اكتشاف البترول، فتم تصنيع محركات السيارات، وبدأ عصر النقل الجديد وبناء المطارات.

الثورة الصناعية الثالثة:

• بدأت الثورة الصناعية الثالثة سنة 1950 عند اكتشاف أشباه الموصلات وأجهزة الحاسب الآلي والإنترنت، تسمى الثورة الرقمية أو ثورة الإلكترونيات، واستخدمت تكنولوجيا المعلومات لزيادة الإنتاج الأوتوماتيكي (التلقائي).
• تسمى أيضاً عصر المحركات الآلية، فقد أثرت في صناعة السيارات، مما زاد من الإنتاج وقلة نسبة الأخطاء وعدد العاملين في مصانع السيارات وقطاعات صناعية أخرى.

الثورة الصناعية الرابعة Fourth Industrial Revolution 4.0:

تم تقديم مصطلح الثورة الصناعية الرابعة (أو الجيل الرابع من الثورات الصناعية أو التصنيع 4.0)، لأول مرة سنة 2011م بمعرض هانوفر في ألمانيا، وبعد ذلك جرى تضمينه بصورة رسمية في استراتيجية التقنية التي تم اعتمادها من قبل الحكومة الألمانية عام 2012م، وعليه فقد كانت ألمانيا أول بلد يقر بالثورة الصناعية الرابعة.

ويعد كلاوس شواب ( (Klaus Schwabرئيس ومؤسس المنتدى الاقتصادي العالمي أول من ذكر مصطلح “الثورة الصناعية الرابعة« في الدورة السادسة والأربعين للمنتدى الاقتصادي العالمي عام (2016) الذي عقد في دافوس (Davos)، حيث ذكر أن الثورة الصناعية الرابعة ستحدث تغييرات كبيرة في كافة مجالات الحياة، ونوه على ضرورة الاستجابة لهذه التغييرات بطريقة شاملة ومتكاملة من كافة قطاعات المجتمع المختلفة، وأن هذه الثورة تتميز بدمج المجالات المادية والرقمية والبيولوجية، وتتميز بالسرعة والتعقيد والشمول.

تقنيات الثورة الصناعية الرابعة Fourth Industrial Revolution 4.0:

1. تحليل البيانات المعزز: وهي تقنيات لجمع كميات كبيرة من البيانات وتنفيذها وإنتاجها والاستفادة منها في اتخاذ القرارات.
2. الروبوتات: وهي أدوات ميكانيكية آلية تعمل لفترة طويلة دون أي تحكم خارجي، تشبه البشر في تصرفاتها
3. الحوسبة الكمية: وتستغرق الحوسبة الكمية أيام وساعات لحل المشكلات التي قد تستغرق أجهزة الكمبيوتر المحلية مليارات السنين لحلها، وتساعد الحوسبة الكمية على اكتشاف وتطوير اختراعات في مجالات العلوم والطاقة والطب من خلال طرق تشخيص الأمراض بوقت مبكر.
4. الذكاء الاصطناعي: هو أحد علوم الحاسب الآلي الحديثة التي تبحث عن أساليب حديثة لبرمجته من أجل القيام بأعمال والوصول إلى استنتاجات تتشابه مع تلك الأساليب التي يقوم بها الإنسان.
5. الطباعة ثلاثية: الأبعاد هي عملية صنع مجسمات صلبة ثلاثية الأبعاد من ملف رقمي، وتستخدم في العديد من المجالات مثل الأدوية وصناعة السيارات وأجزاء الطائرات، والأعضاء الاصطناعية
6. الواقع المعزز:مصمم لإضافة عناصر رقمية على مناظر العالم الواقعي بتفاعل محدود.
7. الواقع الافتراضي: تجارب غامرة تساعد على عزل المستخدمين عن العالم الحقيقي، عادةً عبر جهاز سماعة رأس وسماعات رأس مصممة لمثل هذه الأنشطة.
8. أمن البرمجيات (السيبراني): تعني النظم التي يتم من خلالها دمج العمليات المادية مع البرمجيات والشبكات من أجل القيام بمهام المراقبة لفعالية وجودة عمليات الإنتاج المادية.
9. سلاسل الكتل: تقنية Blockchain أو سلسلة الكتل هي آلية متقدمة لقواعد البيانات تسمح بمشاركة المعلومات بشكل شفاف داخل شبكة أعمال. وتخزن قاعدة بيانات سلسلة الكتل البيانات في كتل مرتبطة ببعضها في سلسلة. وتعد البيانات متسقة زمنيًا لأنه لا يمكنك حذف السلسلة أو تعديلها من دون توافق من الشبكة.

الثورة الصناعية الرابعة في التعليم من 1.0 حتى  Education 4.0

التعليم هو باعث الثورات الكبرى في تاريخ الإنسانية، وهو في الوقت نفسه نتيجة لها، وقد ارتبط التعليم من حيث: أهدافه ومحتواه ومؤسساته بالثورات الصناعية من الأولى حتى الرابعة على النحو الموضح في الجدول التالي:

التخصصات والمهارات المطلوبة للثورة الصناعية الرابعة Fourth Industrial Revolution 4.0:

• الإنتاج التراكمي والطباعة الثلاثية الأبعاد.
• البرمجة والخوارزميات الحديثة.
• استخدام التقنيات الرقمية في إدارة الأعمال.
• التعامل مع الذكاء الاصطناعي.
• الآلات الذكية وعلوم الروبوت.
• المركبات الذاتية القيادية وأساليب النقل المستقبلية.
• المحتوى الرقمي.
• علوم البيانات – تحليل البيانات.
• الأمن السيبراني والأمان في الفضاء السيبراني.
• إدارة الاقتصاد الرقمي.
• الحوسبة السحابية.
• علوم التشفير الحديثة.

تأثير الثورة الصناعية الرابعة على التعليم Education 4.0:

• هناك قلق من دور المعلم في ظل هذه الثورة حيث أن التعليم المحوسب واستخدام الإنترنت والروبوت قد يحل محل دور المعلم فقد يقتصر دور المعلم على التوجيه لمصادر أخرى للتعليم.
• ستتغير أدواره بشكل كبير نظراً لدخول الذكاء الصناعي….. ولكن ستظل بعض أدواره ثابتة.
• للمعلم دور في تنمية المهارات والقيم حتى لو تقلص دوره في إيصال المعلومة، يبقى له الأثر البالغ في التربية وفي اكساب المهارات مثل: مهارات التعامل مع الادوات المخبرية.
• سيبقى دور المعلم محرك وموجه للعملية التعليمية.
• عليه أن يستغل الثورة الصناعية في جانب التعليم لديه، ويكون مبرمجا للبرامج التعليمية في مجال تخصصه.
• ستكون أدواره أكثر سهولة ومرونة في ظل وجود التكنولوجيا الحديثة المتطورة، من حيث الوسائل والقدرة على إيصال المعلومات بهذا الكم الهائل من النظم المتاحة.
• سيكون العمل أكثر متعة وتنوع وسينمي لدى المعلم حب الاكتشاف والبحث والابتكار، ولن تكون هناك حدود للإبداع.

الجيل الرابع في التعليم Education 4.0

تعريف الجيل الرابع في التعليم:

هو استخدام التقنيات الرقمية الحديثة الناتجة عن الثورة الصناعية الرابعة، في تطوير عناصر مؤسسات التعليم، والرفع من قدرتها على تقديم خدمات عالية الجودة لمواكبة التغييرات المستمرة في بيئتها الداخلية والخارجية.

هو التطور المرتبط بالثورة الصناعية االرابعة والذي يعتمد على النظم السيبرانية، والذكاء الاصطناعي، والحوسبة السحابية وإنترنت الأشياء، الطباعة ثلاثية الأبعاد (D3)، والبرمجة والروبوتات، والحوسبة الكمية وتحليل البيانات الضخمة، والواقع المعزز، والذي يؤثر في تقديم المحتوى التعليمي للطلبة.

يسمى أيضاً التعلم الرقمي 4.0: مبادرة جديدة لدمج التعلم الرقمي في الفصل الدراسي، يركز على تزويد الطلاب بإمكانية الوصول إلى الموارد الرقمية، مثل مواقع الويب التفاعلية والكتب المدرسية الرقمية والدورات التدريبية عبر الإنترنت. من خلال استخدام أحدث التقنيات، حيث يمكن للطلاب التعلم بشكل أكثر فعالية وكفاءة.

والهدف منه هو تزويد الطلاب بالمهارات التي يحتاجونها للنجاح في القرن الحادي والعشرين، حيث يتيح التعلم الرقمي للطلاب تطوير مهارات التفكير النقدي وحل المشكلات والتعاون لديهم، كما أنه يشجعهم على أن يصبحوا متعلمين مستقلين وعلى ملكية تعليمهم.

فوائد التعليم الرقمي Education 4.0:

• إعداد الطلاب للصناعات المتطورة: سيساعد في إعداد الطلبة للمستقبل، حيث أن المهارات اللازمة للموظفين ستتغير بلا شك، فوفقاً للدراسات العلمية 60٪ من جميع المهن يمكن أن يكون ثلث مهامها على الأقل مؤتمتة كنتيجة للثورة الصناعية الرابعة، كما يوفر للطلاب الفرصة لتطوير هذه المهارات في بيئة آمنة وداعمة
• أتمتة المهام الإدارية الأساسية: يخصص المعلمون قدرًا كبيرًا من الوقت للمهام الإدارية، في حين يمكن أن يساعد تطبيق الذكاء الاصطناعي في التعليم في أتمتة تصنيف الأنشطة وتقييمها، وأتمتة المهام الإدارية، مما يسمح للمعلمين بقضاء المزيد من الوقت مع التلاميذ وتحسين تجربة التعلم.
• يمتلك القدرة على تقليل تكلفة التعليم: من خلال استخدام الكتب المدرسية الرقمية والدورات التدريبية عبر الإنترنت، يمكن للمدارس توفير المال على المواد وتقليل الحاجة إلى الفصول الدراسية المادي.
• تقديم تعليم شخصي: الهدف من استخدام الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي في التعليم ليس استبدال المدربين ولكن مساعدتهم في فهم أفضل لإمكانيات كل طالب وقيوده، حيث أنها تمكن المعلمين من تخصيص التعليمات لتلبية احتياجات كل طالب.
• تقديم النقد البناء: يمكن للمدرسين استخدام الذكاء الاصطناعي في الفصل الدراسي لمساعدتهم على تحسين الإرشادات التي يقدمونها لطلابهم، ويستفيد الطلاب من التعليقات الفورية، لأنها تمكنهم من معرفة أين يرتكبون الخطأ وكيف يمكن أن يتحسنوا.
• إتاحة الوصول لجميع التلاميذ: يصبح التعلم متاحاً عالمياً لجميع الطلاب عند استخدام الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي في الفصل الدراسي، بغض النظر عن وضعهم الاجتماعي والاقتصادي، من خلال توفير الوصول إلى الموارد الرقمية والمهارات اللازمة لاستخدامها، بالتالي يمكن أن يساعد في سد الفجوة الرقمية، ويساعد الطلاب على التغلب على العقبات الجغرافية للتعلم.

كيف يمكن تطوير المناهج باستخدام التعليم الرقمي  Education 4.0؟

• تعمل تطبيقات الذكاء الصناعي على تحديث المناهج بصورة تلقائية وسريعة في ضوء الانفجار المعلوماتي والتطور المعرفي المضطرد، والذي وصل لمستوى أن صلاحية المعارف والعلوم التي سيتعلمها المرء مستقبلا ستقتصر على خمس سنوات فقط، وإذا ما كان تطوير المناهج العلمية وطباعة الكتب المتخصصة عملية طويلة معقدة قد تستغرق هي بحد ذاتها 5 سنوات، فإن تقنيات الذكاء الصناعي قادرة على استنتاج المعارف والمهارات المطلوبة في وقـت معيّن، وبالتالي تحديث الدروس تلقائياً وتقديمها للطالب بشكل يناسب احتياجاته وقدراته.
• يوفر وقت وجهد مصممي المناهج ومطوريها باستخدام الذكاء الاصطناعي في تحليل الاحتياجات المحددة للطلبة من المعارف والمهارات وتعديل المناهج وفقها لمعالجة الفجوات المعرفية الأكثر شيوعًا أو مجالات التحدي لمواكبة تغيرات العصر الحالي.
• يمكن إثراء المناهج الدراسية من خلال استخدام روابط تحيل الطالب إلى الذكاء الاصطناعي والمواد الرقمية ذات العلاقة بموضوع الدرس، وبذلك يكون الطالب تعرّف على التقنيات الحديثة واكتساب مهارة استخدامها، بالإضافة لاكتسابه المعارف والعلوم المختلفة.
• يمكن توظيف الذكاء الاصطناعي خلال أنشطة الدروس المختلفة لدعم المواد والمعلومات الجامدة، لتصبح أكثر وضوحاً وفهماً لدى الطلبة.
• يمكن توظيف تقنيات الذكاء الاصطناعي في التقويم وأسئلة الدروس، حيث تساعد في توفير الوقت والجهد للمعلم في حصر احتياجات الطلبة وتحليل مستوى تمكنهم من المعارف والمهارات ومدى تحقق الأهداف المرجوة من الدرس، أي أنها تعطي تغذية راجعة للمعلم بالإضافة إلى أنها جذابة وممتعة بالنسبة للطلبة.
• يوفر  Education 4.0 للطلبة تجربة تعليمية أكثر جاذبية، وتسمح الموارد الرقمية للطلبة باستكشاف الموضوعات بعمق أكبر والتعلم بالسرعة التي تناسبهم.
• توظيف تقنيات الثورة الصناعية الرابعة في شرح الدروس في مختلف المواد الدراسية، لما له من أثر إيجابي على تمكن الطلبة من المعارف والمهارات المطلوب اكتسابها.
• يمكن للذكاء الاصطناعي أن يعطي المعلمين صورة واضحة للموضوعات والدروس التي يجب إعادة تقييمها ويسمح هذا التحليل بوضع أفضل برنامج تعليمي للطلبة.
• يمكن لتقنيات الذكاء الاصطناعي أن تقدِّم الدعم المطلوب للطالب خارج الصف الدراسي، حين يتوفَّر المساعد الذكي والمتفرغ، والذي يستطيع معرفة قدرات الطالب ونقاط قوته وضعفه، والموضوعات التي يعاني فيها من قصور في الفهم أو نقص في المعلومات، فيمكنه عندئذ أن يكيّف المادة العلمية بل حتى العملية التعليمية بأكملها، بما يناسب إمكانات الفرد فيقدِّم المساعدة المطلوبة والدعم اللازم في الوقت المحدَّد وبالشكل المناسب لكل طالب على حدة. وعلى هذا الأساس، يفترض أن تكون النتائج إيجابية بشكل أكبر، حين يكون لكل طالب بغض النظر عن الإمكانات المادية، أو موقعه الجغرافي، أو قدراته الذهنية ما يشبه المعلم الخاص المتوافر في كل وقت وكل مكان.
• باستخدام أدوات الأتمتة والذكاء الصناعي يمكن للمدرسين أتمتة العمليات اليدوية مثل تصحيح الامتحانات وتقييم الواجبات، وبالتالي تقليل المهام الإدارية وإتاحة الفرصة لهم للتركيز وتكريس مزيد من الوقت للطلاب.
• خيارات “الخدمات المتخصصة وفق الاحتياجات” التي توفرها تقنيات الذكاء الاصطناعي من شأنها أن تساعد على تحسين استماع وتركيز الطلبة. كما إن الروبوتات المتخصصة يمكنها استكمال دور المعلمين ذوي الخبرة في تقديم الدروس المتخصصة والحصص الإضافية لتقوية وتنمية مهارات الطلاب. وتستطيع هذه التقنية أن تحل مشكلات قلة المعلمين الأكفاء في بعض المجالات، كما أنها ستساعد المعلّم العادي على أن يطوِّر قدراته.

متطلبات التعليم الرقمي Education 4.0:

• الاستثمار في التكنولوجيا والموارد اللازمة: ويشمل ذلك تزويد الطلاب بإمكانية الوصول إلى الأجهزة الرقمية، وتدريب المعلمين على كيفية استخدامها، مع مراعاة استخدامها بشكل فعال وآمن.
• مراعاة احتياجات الطلاب عند التنفيذ.
• محو الأمية الرقمية: من أجل تحقيق النجاح في العصر الرقمي في القرن الحادي والعشرين، يجب على الطلاب تطوير مهارات محو الأمية الرقمية، وهذا يشمل القدرة على الوصول إلى الموارد الرقمية وامتلاك المهارات اللازمة لاستخدامها بشكل فعال وآمن.
• المساواة الرقمية: يجب أن تضع المدارس سياسات لضمان وصول جميع الطلاب إلى نفس الموارد الرقمية وأن بيئة التعلم الرقمية عادلة لجميع الطلاب.

معوقات التعليم الرقمي Education 4.0:

• سرعة تطور التقنيات الحديثة والبرامج التكنولوجية في فترات زمنية قصيرة، مما يصعُب مواكبتها.
• صعوبة توفر الإمكانات التكنولوجية اللازمة لتعلم كل ما هو جديد في المجال الرقمي.
• ضعف البنية التحتية اللازمة لتحقيق التطوير في تكنولوجيا المعلومات بالمؤسسة التعليمية.
• قلة التمويل اللازم لتجهيز المؤسسة التعليمية بالأجهزة الذكية المتطورة.
• مقاومة بعض القيادات والمرؤوسين في المؤسسات التعليمية لتغيير أساليب العمل المعتادة، واكتفائهم بأساليب العمل التقليدية.
• قلة اهتمام بعض القيادات بتطبيق المقترحات والأفكار المبدعة التي يطرحها العاملين في المؤسسة التعليمية.
• ضعف المناخ التنظيمي الدافع نحو تحقيقه، والحافز المادي والمعنوي عند تقديم أفكار جديدة أو ممارسة أساليب عمل جديدة لتحقيق الجيل الرابع في المؤسسة التعليمية.

المراجع:

• عقل، مجدي سعيد. (2018). تصور مقترح لتنمية التفكير الحاسوبي لدى طالبات الدراسات العليا بكلية التربية في ضوء متطلبات الجيل الرابع للتربية. مجلة الجامعة الإسلامية للدراسات التربوية والنفسية، 10، ص 1-26  .
• نصار، سامي. (2020). التعليم4.0 Education 4.0. المجلة الدولية للمناهج والتربية التكنولوجية  IJCTE، العدد (1)، ص 11-27.
• حلس، شادي مازن. (د.ت). الثورة الصناعية الرابعة وتأثيرها على التعليم.
• جوشي، نافين. (2022، 21مارس). Understanding Education 4.0: The Machine Learning-Driven Future Of Learning

• متوفر على الرابط التالي:
• https://www.forbes.com/sites/naveenjoshi/2022/03/31/understanding-education-40-the-machine-learning-driven-future-of-learning/?sh=468afcdd5bc2