اين زير مجموعه، نظام‌هاي اجتماعي و افزايش کارايي و کفايت آن‌ها، جوامع بشري قادر شوند به گونه‌اي سازنده با معضلات و چالش‌هايي که پيش رو دارند، مواجه شوند. به ديگر سخن، بشر امروزي براي رويارويي مولد و موثر با چالش‌هاي علمي: نعتي، فرهنگي، اقتصادي، اجتماعي و اخلاقي، بستري مناسب‌تر، کارسازتر و موجه‌تر از نظام تعليم و تربيت شناسايي نکرده و بدين سبب، نزد انسان‌هاي هوشمند، تحول در نظام‌هاي آموزش و پرورش، به عنوان پيش‌نياز نيل به اهداف توسعه پايدار ارزيابي شده است (مهرمحمدي، 1387 :1).
تغيير و تحولات سريع در زمينه‌هاي مختلف علوم و فنون بشري، بر اثر پيشرفت‌هاي سريع و غيرقابل انتظاري که در بيشتر قلمروهاي دانش، طي چند دهه اخير نصيب انسان شده است، حجم اطلاعات و دانسته‌هاي بشر امروزي را به طور سرسام‌آوري افزايش داده و نيز مسايل و مشکلات جديدي را پديد آورده است. يکي از عواملي که براي مقابله با اين مسايل در کشورهاي مختلف مورد توجه قرار گرفته، تکنولوژي نوين آموزشي است. تکنولوژي آموزشي را مي‌توان يک رويکرد سيستمي دانست که فرآيند ياددهي و يادگيري را کنترل و تسهيل مي‌کند (پيدايي، 1385:14).
سابقه تحقيقات روانشناسي درباره يادگيري و تدريس حدوداً به صد سال پيش بر مي‌گردد. اگر چه مطالعات مربوط به يادگيري سؤال بسياري از فلاسفه در طول تاريخ بوده است. انواع نظريه‌هاي يادگيري را مي‌توان بر مبناي مفروضات فلسفي در قالب دو رويکرد تقسيم کرد و در يک طيف گنجاند که ابتداي آن عينيت‌گرايي1 و در انتهاي ديگر آن رويکرد ساخت‌وساز گرايي قرار مي‌گيريد. عينيت‌گراييها سال‌ها بر حوزه آموزش و پرورش سيطره داشته و رويکردهاي سنتي به يادگيري و تدريس را که بر اساس نظريه‌هاي رفتارگرايي و شناختگرايي بوده در بر مي‌گيرد. اين دو رويکرد داراي زيربناي واقع‌گرا هستند. در تقابل با اين ديدگاه و در آن سوي طيف ساخت‌وساز گرايي قرار دارد که فرض اساسي و بنيادي آن بر اين است که دانش مستقل از يادگيرنده وجود ندارد، بلکه دانش و يادگيري ماهيتي بنا شدني دارد (مهرمحمدي، 1387:3).
مفروضات درباره‌ي ذهن يادگيرنده زيربناي تلاش‌هاي مربوط به ياددهي را تشکيل مي‌دهد (برونر،1996). پس پيش‌نياز هر عمل بهبودي بخش در تعليم و تربيت، پيشرفت در دست يافتن به فهم اذهان دانشآموزان است. مباني معرفت‌شناسي ساختن گرايي سبب ايجاد تغييرات در بنيادهاي آموزش و يادگيري و به تبع آن فناوري آموزشي شده است. با پيشرفت در زمينه فناوري‌هاي اطلاعاتي و ارتباطي، امکان طراحي محيط يادگيري انفرادي و تجارب خاص براي افراد فراهم‌شده و فناوري آموزشي متفکرانه تولد يافته است (فردانش،1380).
مربي و معلم به جاي آنکه مرجع و منبع مطالعات باشند، راهنما و ناظر بر فعاليت‌هاي يادگيرندگان شده‌اند و نه تنها جايگاه خود را از دست نداده‌اند بلکه به دليل دارا بودن برخي ويژگي‌ها و تواناييهاي خاصي که سبب سهولت فرآيند يادگيري مي‌شود بايستي به تفکر و تعمق بپردازند و با دانش و توانايي خود زمينه مناسب براي يادگيري خلاق را فراهم آورند (سيد عباس رضوي، 1386: 175).
ارائه آموزش مناسب توسط مدرسين، يکي از راه‌هاي دستيابي به يادگيري پايدار و عميق توسط فراگيران مي‌باشد. در دنياي پرهيجان تعليم و تربيت، براي جلب توجه کساني که آن‌ها را آموزش مي‌دهيم، فراهم آوردن محيطي سرشار از انگيزش امري لازم و ضروري است (الپيدزر، 1998).
استفاده از يافته‌هاي علمي و روشها و رسانههاي آموزشي مناسب، مسير فرايند يادگيري را هموار مي‌کند (ملکيان، جامه بزرگ، 1388 :23). رشد و تکوين الگوهاي آموزشي و تعامل بين نگرش سيستمي و اصول نظريه‌هاي ارتباطات، باعث افزوده شدن بعد جديدي به تکنولوژي آموزشي شد که آن را مجموعه فرا گردهاي طراحي نرم‌افزار يا مواد آموزشي ناميدند (ملکيان، جامه بزرگ، 1388: 28).
امروزه در آموزش‌هاي مختلف از شبيه‌سازي که تقليدي از عملکرد فرآيند يا سيستم واقعي مي‌باشد، جهت يادگيري زودتر، با کيفيت و صرفه بيشتر استفاده مي‌شود. در کشورهاي پيشرفته، شبيه‌سازي به دليل نتايج مثبت در آموزش‌هايي از قبيل آموزش و تمرين دندان‌پزشکان و همچنين آموزش رانندگي و خلباني، به صورت ايجاد
واقعيتهاي مجازي، با استفاده از دستگاه‌هاي رايانه‌اي، آزمايشگاه و اطاقک شبيهساز صورت گرفته است (صانعي، 1385).
استفاده از شبيه‌سازي‌هاي کامپيوتري براي بهبود تدريس کلاسي، مربيان بسياري را در حوزه‌هاي مطالعه و پژوهش علاقمند کرده است، همچنان که کاربرد نرم‌افزارها پيچيده‌تر مي‌شود، معلمان فرصت‌هاي بيشتري براي مطالعه پيدا مي‌کنند که دانشآموزان را واقع‌گرايانه‌تر کنند، تا آنچه را در آموزش ياد گرفته‌اند، به کار ببرند. به اين دليل استفاده از انيميشن و عناصر ويدئويي که ميتواند به کاربر بازخورد خاصي بدهد به عنوان ابزارهايي است که مي‌توانند به وسيله آن‌ها محيط‌هاي پيچيده‌اي ايجاد کنند که شرايط زندگي واقعي را همانندسازي کنند. در نتيجه اين موجب درگيري بيشتر شاگرد با محيط و همچنين دريافت بازخورد به خود مي‌شود که ميتواند موجب اصلاح رفتار خود شود و همچنين موجب سرعت بخشيدن، عمق دادن و پايدار نمودن يادگيري در فراگير مي‌شود ونيز در شکل‌دهي تجارب يادگيري دست اول و ناممکن و ايجاد انگيزه يادگيري و کمک به تداوم آن و ارتباط آسانتر و تفهيم بهتر و شکل‌دهي يادگيري سريع‌تر، عميقتر و پايدارتر موثر مي‌باشد.
1-2. بيان مسئله
آموزش و يادگيري يک وظيفه راهبردي است و همواره اين سؤال مطرح است که مي‌خواهيم چه چيزي را و چگونه ياد بدهيم؟ براي يک آموزش مفيد و اثربخش استفاده از چه راهبردهاي مطلوبي حائز اهميت مي‌باشد؟ در فرآيند آموزش انباشت اطلاعات و صرف محفوظيات مورد نظر نيست بلکه به کاربرد، توليد و گسترش اطلاعات و مهارت‌ها توجه مي‌شود. از مسائل مهمي که امروزه براي محققان مطرح است، تدريس بعضي از محتواي دروس داراي شرايط خاص و موقعيت‌هاي دور از دسترس مي‌باشد. مطالعات گذشته نشان داده است که شبيه‌سازي در يادگيري موثر است. ادگارديل معتقد است که بعد از تجارب مستقيم عيني، تجارب تقليد شده بيش‌ترين تأثير را در فراگيري مطالب نو براي فراگيران خواهد داشت (احديان، 1382).
چندين دهه است که اهميت استفاده از محيط‌هاي شبيه‌سازي در آموزش دروس علوم پايه، خصوصاً درس زيست‌شناسي در بين متخصصين و دبيران اين رشته مطرح شده است. همگان بر اين باورند که زيست‌شناسي علمي تجربي و به روز مي‌باشد و هر روز شاهد ابداعات و اختراعات جديدي توسط دانشمندان اين رشته در سطح جهان هستيم و پيشرفت اين دانش در دنياي کنوني ما نه تنها بر اساس مباني تئوري و نظري بلکه در آزمايشگاه‌هاي واقعي و شبيه‌سازي شده اتفاق مي‌افتد که در آن پديده‌هاي نو زيستي مورد تجربه و تجزيه و تحليل قرار مي‌گيرند. در اين آزمايشگاه‌ها نظريه‌هاي ارائه شده را در محک تجربه قرار داده و نتايج تجربي به دست آمده را با نمونه‌هاي موجود مقايسه مي‌کنند يا به دنبال مدلي براي توجيه و پيش‌بيني نتايج آزمايشگاهي مي‌گردند. در امر آموزش هم بايد دانش‌آموزاني را تربيت کنيم که نسبت به دنياي اطراف خود ديدگاهي تجربي داشته باشند؛ بنابراين در آموزش زيست‌شناسي نمي‌توان مانند رياضيات تدريس نمود و براي درک مفاهيم اساسي زيست‌شناسي نياز به آموزش از راه مشاهده و لمس واقعيت‌ها است و اين جز با ياددهي از راه تجربه و يا انجام آزمايش‌هاي شبيه‌سازي شده ممکن نيست. در اين تحقيق موضوع مهمي که ذهن محقق را به خود مشغول کرده است. افت درسي محسوسي در درس علوم زيستي و بهداشت در بين دانشآموزان سال اول متوسطه در پايان دوره آموزشي هستيم که سبب هدر رفت هزينه‌هاي آموزشي و سرانه دانش‌آموزشي و صدمات جبران‌ناپذيري براي دانشآموزان از نظر هدايت تحصيلي و آينده شغلي آن‌ها به وجود مي‌آورد؛که ناشي از تدريس اين درس با اهميت به صورت سنتي با تکيه بر حفظ طوطي وار مي‌باشد و نيز خمودي و بي‌علاقگي دانشآموزان وبي تحرکي آنان به موضوعات مختلف درس زيست‌شناسي مي‌باشد. لذا مسئله مهم در اين است که چگونه مي‌توان براي درک و ماندگاري مفاهيم علوم زيستي به صورت ملموس و قابل مشاهده ونيز آموزش بعضي از شرايط خاص و دور از دسترس به عنوان مثال (ارائه و نمايش ساختار يک ويروس و يا يک باکتري) و ايجاد شور و نشاط و افزايش خلاقيت در يادگيري، يک محيطي يادگيري جذاب و ملموس و منطبق بر واقعيات را طراحي را نمود؟ بنابراين طراحي يک محيط با نشاط و ملموس و خلاقانه و يادگيري فعال در تدريس براي محتواي دروسي که دور از دسترس هستند، لزوم ايجاد يک محيط شبيه‌سازي شده را جهت تسهيل و افزايش ماندگاري يادگيري فراگيران آشکار مي‌نمايد.
1-3. اهميت و ضرورت تحقيق
در نظام آموزشي قديم تنها هدف مؤسسات و يا مدارس، انباشته کردن اطلاعات در ذهن فرد بود و تنها از معلماني بهره مي‌گرفتند که کتاب را به عنوان منبع اصلي مي‌شناختند اما با ظهور يادگيري‌هاي نوين هم چون يادگيري الکترونيکي و هم چنين حضور ابزارها و تکنولوژيهاي گوناگون هم چون به کارگيري فناوري اطلاعات و ارتباطات، به كارگيري فناوري‌هاي ارتباطي استفاده از امكانات چندرسانه‌ايي و … موجب شده نگرش افراد به نوع يادگيري تغيير کند و مبناي يادگيري را بر حفظ کردن عبارات نگذارند. اين تحولات موجب شده تا تغييراتي در نقش معلم و دانشآموزان ايجاد شود و افراد در امر آموزش با يکديگر مشارکت داشته و منابعي جدا از منابع درسي را به کار ببرند.
در طي سالهاي اخير، بهره‌گيري از فناوري‌هاي نـوين در كـلاس درس بيـشتر مورد توجه واقع شده است، تغييرات سريع فناوري در فرآيند ياددهي- يادگيري موجب تحولات وسيع شده و هدف آن بهبود كيفيت آموزش در مدارس بوده است. فناوري‌هاي جديد با به همراه آوردن فرصت‌هاي مناسب در جهت استعدادها و علايق شخصي دانشآموزان، بـه بهبود نظام آموزشي مدارس كمك مي‌کند (بايلر و ريتچي2،2002). با وجـود فناوري‌هاي جديد و فراهم شدن فرصت‌هاي مناسب در جهت كمك به استعدادها و علايق شخصي دانشآموزان، متأسفانه در عمل دبيران زيست‌شناسي نتوانستهاند نقـش مـستقيمي در رشد دانش و تكنولوژي داشته باشند، چرا كه فراگيران بـه تنهـايي و بـدون آمادگي ذهني، كـه وظيفه‌ي يك معلـم است، نميتوانند در قـرن بيـست و يکم نقـش خـود را در علـوم و تكنولوژي ايفا نمايند (نگبو3، 2006). حال با توجه به اينكه فقر فكري فراگيران را مي‌توان نتيجه‌ي حاكميت روش‌هاي سنتي تدريس (سخنراني) دانست (شـعباني،1385)، ضـروري است از روش‌هاي فعال نوين به خوبي استفاده نمود تا موجـب خـدمات و پيشرفت‌هاي بسياري در عرصه‌ي آموزش و يادگيري گردد.
علاوه بر اين، با وجود افزايش قابـل توجـه در تعـداد رايانه‌هاي موجـود در مـدارس، روش‌هاي آموزشـي در مدارس به نحوي است که معلمان کم تر از رايانه استفاده مي‌نمايند (کالين4 و هالرسن5،2009). در اين زمينه به کارگيري صحيح نرم‌افزارهايي کـه در حد توانايي فهم دانشآموزان و بر اساس تجارب حاصل از تدريس، طراحي شده باشند و قدرت مانور و تحليل شاگرد را در طرح و حل مسايل بالا ببرند و هم چنين به فراگيرنده امکان کنترل و بازخورد هم زمان بدهند و يادگيري فعـال درس زيست‌شناسي را براي دانشآموزان تسهيل کنند، ميتواند تا حدود زيـادي مشکل تدريس دبيران زيست‌شناسي را کم تر و يادگيري به همراه بينش را براي دانشآموزان سادهتر کند. بعضي از فعاليت‌هاي آموزشي خاص که بسيار مفيد نيز هستند را نمي‌توان مستقيماً در کلاس درس اجرا کرد يا به نمايش گذاشت، چرا که داراي معايبي از قبيل گراني، خطرناکي، زمان بر بودن، غيراخلاقي بودن يا غيرممکن بودن مي‌باشند. مي‌توان اين فعاليت‌هاي آموزشي را به طرق ارزان، ايمن، اخلاقي و کافي در محيطي عملي شبيه‌سازي نمود.
از انواع ابزارهايي که ميتواند بر ارتقاء يادگيري و يادسپاري و متعاقباً رشـد کيفيـت آموزشـي تأثير بسياري داشته باشند، شبيه‌سازها مي‌باشند (کوتـون 6،1991). شبيه‌سازي نسخه‌اي از بعضـي وسايل حقيقي يا موقعيت‌هاي کاري مي‌باشد و تلاش دارد تا بعضي جنبه‌هاي رفتاري يـ
