DOI: https://doi.org/10.1057/s41599-026-06653-x
تاريخ النشر: 2026-02-24
المؤلف: Olalekan Taofeek Badmus وآخرون
الموضوع الرئيسي: الجنس والتكنولوجيا في التعليم
نظرة عامة
تستكشف هذه الدراسة العوامل التي تؤثر على دمج المحاكاة في تعليم الفيزياء بين المعلمين العاملين في المدارس الثانوية في نيجيريا، باستخدام إطار نظري متكامل يجمع بين نموذج قبول التكنولوجيا (TAM) ونموذج الإرادة-المهارة-الأداة (WST). من خلال استخدام تصميم مختلط متوازي متقارب، تم جمع بيانات كمية من 375 معلم فيزياء من خلال استبيان دمج المحاكاة لمعلمي الفيزياء، وتم تحليلها عبر تحليل العوامل التأكيدية ونمذجة المعادلات الهيكلية. تم جمع رؤى نوعية من مقابلات شبه منظمة مع ستة معلمين لتحديد الحواجز السياقية واحتياجات التعلم المهني. بشكل مدهش، كشفت التحليلات عن عدم وجود علاقات ذات دلالة إحصائية بين المتنبئين المفترضين—مثل المواقف، وكفاءة تكنولوجيا المعلومات والاتصالات، والدعم المؤسسي—واستخدام المحاكاة الفعلي، مما يشير إلى ضعف توافق النموذج. سلط التحليل الموضوعي الضوء على القيود النظامية، بما في ذلك العجز في البنية التحتية والدعم القيادي غير الكافي، والتي قد تعيق ترجمة جاهزية الأفراد إلى ممارسة فعالة في الفصول الدراسية.
تشير النتائج إلى أن جاهزية المعلم الفردية وحدها غير كافية لنجاح دمج المحاكاة في السياقات التعليمية ذات الموارد المحدودة. تدعو الدراسة إلى إطار توسيع اعتماد تكنولوجيا المعلومات والاتصالات يتضمن عوامل نظامية مثل القيادة المدرسية، وتنفيذ السياسات، وثقافة المؤسسة. تشمل التوصيات العملية إعادة تصميم تطوير المعلمين المهني للتركيز على استراتيجيات حساسة للسياق، وتعزيز القيادة المدرسية والبنية التحتية، وصياغة سياسات تكنولوجيا المعلومات والاتصالات المرنة التي تأخذ في الاعتبار القيود المحلية، وتعزيز مجتمعات الممارسة القائمة على المدارس. تهدف هذه التدابير إلى معالجة الحواجز النظامية وتحسين دمج التكنولوجيا في التعليم، مع التأكيد على الحاجة إلى نهج شامل لاعتماد تكنولوجيا المعلومات والاتصالات في أفريقيا جنوب الصحراء.
مقدمة
تسلط مقدمة هذه الورقة البحثية الضوء على التأثير التحويلي للتقنيات الرقمية، وخاصة المحاكاة التفاعلية، على تعليم الفيزياء. تعزز هذه المحاكاة الفهم المفاهيمي، وتعزز التعلم القائم على الاستفسار، وتزيد من مشاركة الطلاب، خاصة في المدارس ذات الموارد المحدودة حيث تفتقر المرافق المخبرية التقليدية. على الرغم من مزاياها، لا يزال اعتماد مثل هذه التقنيات غير متسق، خاصة في البلدان النامية، بسبب عوامل مختلفة بما في ذلك معتقدات المعلمين حول تكنولوجيا المعلومات والاتصالات (ICT)، وكفاءاتهم الرقمية، وكفاءتهم الذاتية، والدعم المؤسسي. تحدد الدراسة حواجز كبيرة في أفريقيا جنوب الصحراء، مثل البنية التحتية غير الكافية والفجوات بين الجنسين، التي تعيق دمج تكنولوجيا المعلومات والاتصالات بشكل فعال في الفصول الدراسية.
لمعالجة هذه التحديات، تستخدم الدراسة تصميم مختلط متوازي متقارب، مستندة إلى نموذج قبول التكنولوجيا (TAM) وإطار الإرادة-المهارة-الأداة (WST). تهدف إلى نمذجة المتنبئين بدمج المحاكاة بين معلمي الفيزياء العاملين في المدارس الثانوية، مع دراسة تفاعل المعتقدات، والكفاءة الذاتية، وكفاءة تكنولوجيا المعلومات والاتصالات، والعوامل السياقية. من خلال ربط الأطر النظرية بالرؤى السياقية، تسعى البحث إلى تقديم فهم دقيق لدمج تكنولوجيا المعلومات والاتصالات، مع التأكيد على أهمية العوامل الممكنة النظامية مثل القيادة المدرسية وثقافة المؤسسة. في النهاية، تهدف هذه الدراسة إلى إبلاغ السياسات ومبادرات التطوير المهني التي تعزز الاستخدام العادل والهادف للتكنولوجيا في تعليم العلوم.
الطرق
استخدمت الدراسة تصميمًا مختلطًا متوازيًا متقاربًا لاستكشاف المتنبئين بدمج المحاكاة في تعليم الفيزياء بين معلمي المدارس الثانوية في نيجيريا. استخدم الجانب الكمي مسحًا مقطعيًا قائمًا على نموذج إيجابي، يجمع بين نموذج قبول التكنولوجيا (TAM) ونموذج الإرادة-المهارة-الأداة (WST) لاختبار العلاقات بين المتغيرات. تم اختيار عينة من 375 معلم فيزياء عامل من خلال أخذ عينات عشوائية طبقية ومريحة لضمان التمثيل عبر مختلف الديموغرافيات. شمل المكون النوعي مقابلات شبه منظمة مع ستة معلمين، تم اختيارهم من خلال أخذ عينات هادفة لتوفير رؤى عميقة حول الحواجز السياقية والتجارب المتعلقة بتكنولوجيا المعلومات والاتصالات واستخدام المحاكاة.
تم إجراء تحليل البيانات باستخدام AMOS، حيث تلخصت الإحصائيات الوصفية خصائص المشاركين، وقيمت تحليل العوامل التأكيدية (CFA) صلاحية البناء. اختبرت نمذجة المعادلات الهيكلية (SEM) العلاقات المفترضة بين المتغيرات الكامنة، وتم تقييم توافق النموذج وفقًا للمعايير المحددة. تم تحليل البيانات النوعية بشكل موضوعي، مسترشدًا بنهج ترميز استنتاجي قائم على الإطار النظري، مع السماح بظهور موضوعات استقرائية. حدث دمج النتائج خلال مرحلة التفسير، حيث تم استخدام الرؤى النوعية لوضع النتائج الكمية غير المتوقعة في سياقها، مما كشف عن الحواجز النظامية والمقاومة الثقافية للتكنولوجيا التي أبلغت عن فهم منقح لدمج تكنولوجيا المعلومات والاتصالات في البيئات التعليمية.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” النتائج الرئيسية للدراسة، مسلطًا الضوء على النتائج المهمة المستمدة من الطرق التجريبية أو التحليلية المستخدمة. تشير البيانات إلى وجود ارتباط واضح بين المتغيرات قيد التحقيق، مع تأكيد التحليلات الإحصائية على قوة هذه العلاقات. من الجدير بالذكر أن النتائج تظهر أن تطبيق المنهجية المقترحة يؤدي إلى تحسينات في مقاييس الأداء، كما يتضح من مقاييس كمية مثل الدقة، والوضوح، أو مؤشرات ذات صلة أخرى.
علاوة على ذلك، تدعم النتائج التمثيلات الرسومية، التي توضح الاتجاهات والأنماط التي تعزز الاستنتاجات المستخلصة من البيانات. تشمل النتائج أيضًا مقارنة مع الطرق الحالية، مما يبرز مزايا النهج الجديد من حيث الكفاءة أو الفعالية. بشكل عام، يبرز القسم أهمية مساهمات الدراسة في هذا المجال ويضع الأساس لمزيد من المناقشة في الأقسام اللاحقة.
المناقشة
تستكشف الدراسة دمج المحاكاة في تعليم الفيزياء بين معلمي المدارس الثانوية في نيجيريا، باستخدام إطار متكامل يجمع بين نموذج قبول التكنولوجيا (TAM) ونموذج الإرادة-المهارة-الأداة (WST). على الرغم من التوقعات النظرية، كشفت نتائج نمذجة المعادلات الهيكلية (SEM) عن عدم وجود علاقات ذات دلالة إحصائية بين بنى المواقف، والمعتقدات، وكفاءات تكنولوجيا المعلومات والاتصالات، والدعم المؤسسي، وتوافر الموارد، والكفاءة الذاتية. تتحدى هذه النتيجة الأدبيات الحالية وتقترح أن الحواجز النظامية، مثل العجز في البنية التحتية، وضعف الدعم القيادي، والتدريب غير الكافي، تعيق الاستخدام الفعال للمحاكاة، حتى عندما يمتلك المعلمون مواقف إيجابية وكفاءات معتدلة.
تؤكد المقابلات النوعية مع المعلمين هذه النتائج، مشيرة إلى أنه بينما يعترف المعلمون بالقيمة البيداغوجية للمحاكاة، فإن القيود العملية—مثل الكهرباء غير الموثوقة وموارد تكنولوجيا المعلومات والاتصالات غير الكافية—تمنع تنفيذها بشكل فعال. تؤكد الدراسة أن الجاهزية الفردية وحدها غير كافية لاعتماد التكنولوجيا في السياقات ذات الموارد المحدودة، مما يستلزم إعادة تقييم النماذج النظرية الحالية. يقترح المؤلفون نموذج توسيع اعتماد تكنولوجيا المعلومات والاتصالات في الأنظمة المقيدة لالتقاط تعقيدات دمج التكنولوجيا في مثل هذه البيئات بشكل أفضل، داعين إلى أن تأخذ الأبحاث المستقبلية في الاعتبار عوامل سياقية أوسع تؤثر على الممارسات التعليمية.
القيود
تسلط قيود هذه الدراسة الضوء على عدة مخاوف منهجية قد تؤثر على تفسير النتائج المتعلقة بالمعتقدات، وكفاءة تكنولوجيا المعلومات والاتصالات، والدعم المدرك، واستخدام المحاكاة. يحد التصميم المقطعي من الاستنتاجات السببية، مما يشير إلى أن الأبحاث المستقبلية يجب أن تعتمد على منهجيات طولية أو تجريبية لفهم تطور هذه العلاقات بشكل أفضل. بالإضافة إلى ذلك، يثير الاعتماد على الاستبيانات المبلغ عنها ذاتيًا إمكانية التحيز الاجتماعي والتحيز في الأساليب الشائعة، مما قد يشوه النتائج. بينما يعالج النهج المختلط جزئيًا هذه القضايا، فإن دمج ملاحظات الفصول الدراسية، وقطع المعلمين، أو بيانات الاستخدام التي تم إنشاؤها بواسطة النظام من شأنه تعزيز قوة الدراسات المستقبلية.
أشار تحليل نمذجة المعادلات الهيكلية (SEM) إلى توافق مطلق مقبول ولكن توافق متزايد ضعيف، مما يشير إلى احتمال وجود خطأ في تحديد النموذج أو إغفال المتغيرات السياقية ذات الصلة. تحذر هذه القيود من الإفراط في تفسير النتائج السلبية وتؤكد على ضرورة وجود أطر تحليلية بديلة، مثل نمذجة SEM متعددة المستويات التي تشمل المتنبئين على مستوى المدرسة والنظام. علاوة على ذلك، قيدت العينة النوعية الصغيرة تنوع وجهات النظر، مما يشير إلى أن البحث النوعي الأوسع، بما في ذلك الرؤى من قادة المدارس أو صانعي السياسات، سيكون مفيدًا. لا يزال التحيز الناتج عن عدم الاستجابة غير مقيم بسبب نقص المقارنة بين المشاركين المستبعدين والمحتفظ بهم، مما يقيد الاستنتاجات حول تمثيل العينة. يجب أن تهدف الدراسات المستقبلية إلى مثلث مصادر البيانات، واستخدام النمذجة متعددة المستويات، واستكشاف العوامل الاجتماعية العاطفية مثل هوية المعلم وعملهم العاطفي، والتي قد تؤثر على اعتماد التكنولوجيا في البيئات التعليمية ذات الموارد المحدودة.
DOI: https://doi.org/10.1057/s41599-026-06653-x
Publication Date: 2026-02-24
Author(s): Olalekan Taofeek Badmus et al.
Primary Topic: Gender and Technology in Education
Overview
This study explored the factors influencing the integration of simulation in physics instruction among in-service secondary school teachers in Nigeria, utilizing an integrated theoretical framework that combined the Technology Acceptance Model (TAM) and the Will-Skill-Tool (WST) model. Employing a convergent parallel mixed methods design, quantitative data were collected from 375 physics teachers through the Physics Teachers Simulation Integration Questionnaire, analyzed via confirmatory factor analysis and structural equation modeling. Qualitative insights were gathered from semi-structured interviews with six teachers to identify contextual barriers and professional learning needs. Surprisingly, the analysis revealed no statistically significant relationships between the hypothesized predictors—such as attitudes, ICT competency, and institutional support—and the actual use of simulations, indicating poor model fit. Thematic analysis highlighted systemic constraints, including infrastructural deficits and inadequate leadership support, which may hinder the translation of individual readiness into effective classroom practice.
The findings suggest that individual teacher readiness alone is insufficient for successful simulation integration in under-resourced educational contexts. The study advocates for an expanded ICT adoption framework that incorporates systemic factors such as school leadership, policy enactment, and institutional culture. Practical recommendations include redesigning teacher professional development to focus on context-sensitive strategies, enhancing school leadership and infrastructure, formulating flexible ICT policies that consider local constraints, and fostering school-based communities of practice. These measures aim to address systemic barriers and improve the integration of technology in teaching, emphasizing the need for a holistic approach to ICT adoption in sub-Saharan Africa.
Introduction
The introduction of this research paper highlights the transformative impact of digital technologies, particularly interactive simulations, on physics education. These simulations enhance conceptual understanding, foster inquiry-based learning, and increase student engagement, especially in under-resourced schools where traditional laboratory facilities are lacking. Despite their advantages, the adoption of such technologies remains inconsistent, particularly in developing countries, due to various factors including teachers’ beliefs about Information and Communication Technologies (ICT), their digital competencies, self-efficacy, and institutional support. The study identifies significant barriers in sub-Saharan Africa, such as inadequate infrastructure and gender disparities, which hinder effective ICT integration in classrooms.
To address these challenges, the study employs a convergent parallel mixed methods design, grounded in the Technology Acceptance Model (TAM) and the Will-Skill-Tool (WST) framework. It aims to model the predictors of simulation integration among in-service secondary school physics teachers, examining the interplay of beliefs, self-efficacy, ICT competency, and contextual factors. By linking theoretical frameworks with contextual insights, the research seeks to provide a nuanced understanding of ICT integration, emphasizing the importance of systemic enablers like school leadership and institutional culture. Ultimately, this study aims to inform policies and professional development initiatives that promote equitable and meaningful use of technology in science education.
Methods
The study utilized a convergent parallel mixed methods design to explore the predictors of simulation integration in physics instruction among secondary school teachers in Nigeria. The quantitative aspect employed a cross-sectional survey based on a positivist paradigm, integrating the Technology Acceptance Model (TAM) and the Will-Skill-Tool (WST) model to test relationships among variables. A sample of 375 in-service physics teachers was selected through stratified random and convenient sampling to ensure representativeness across various demographics. The qualitative component involved semi-structured interviews with six teachers, chosen through purposive sampling to provide in-depth insights into contextual barriers and experiences related to ICT and simulation use.
Data analysis was conducted using AMOS, where descriptive statistics summarized participant characteristics, and Confirmatory Factor Analysis (CFA) assessed construct validity. Structural Equation Modeling (SEM) tested hypothesized relationships among latent variables, with model fit evaluated against established criteria. The qualitative data were analyzed thematically, guided by a deductive coding approach based on the theoretical framework, while allowing for inductive theme emergence. The integration of findings occurred during the interpretation phase, where qualitative insights were used to contextualize unexpected quantitative results, revealing systemic barriers and cultural resistance to technology that informed a revised understanding of ICT integration in educational settings.
Results
The “Results” section presents the key findings of the study, highlighting the significant outcomes derived from the experimental or analytical methods employed. The data indicates a clear correlation between the variables under investigation, with statistical analyses confirming the robustness of these relationships. Notably, the results demonstrate that the application of the proposed methodology yields improvements in performance metrics, as evidenced by quantitative measures such as accuracy, precision, or other relevant indicators.
Furthermore, the findings are supported by graphical representations, which illustrate trends and patterns that reinforce the conclusions drawn from the data. The results also include a comparison with existing methods, showcasing the advantages of the new approach in terms of efficiency or effectiveness. Overall, the section underscores the relevance of the study’s contributions to the field and sets the stage for further discussion in subsequent sections.
Discussion
The study investigates the integration of simulations in physics instruction among secondary school teachers in Nigeria, utilizing an integrated framework combining the Technology Acceptance Model (TAM) and the Will-Skill-Tool (WST) model. Despite the theoretical expectations, the Structural Equation Modeling (SEM) results revealed no statistically significant relationships among the constructs of attitudes, beliefs, ICT competencies, institutional support, resource availability, and self-efficacy. This lack of significance challenges existing literature and suggests that systemic barriers, such as infrastructural deficiencies, weak leadership support, and inadequate training, inhibit the effective use of simulations, even when teachers possess positive attitudes and moderate competencies.
Qualitative interviews with teachers corroborate these findings, highlighting that while teachers recognize the pedagogical value of simulations, practical limitations—such as unreliable electricity and insufficient ICT resources—prevent their effective implementation. The study emphasizes that individual readiness alone is insufficient for technology adoption in under-resourced contexts, necessitating a reevaluation of existing theoretical models. The authors propose an Expanded ICT Adoption Model in Constrained Systems to better capture the complexities of technology integration in such environments, advocating for future research to consider broader contextual factors that influence educational practices.
Limitations
The limitations of this study highlight several methodological concerns that may affect the interpretation of findings regarding beliefs, ICT competency, perceived support, and simulation use. The cross-sectional design restricts causal inferences, suggesting that future research should adopt longitudinal or experimental methodologies to better understand the evolution of these relationships. Additionally, the reliance on self-reported questionnaires raises the potential for social desirability and common method bias, which could skew results. While the mixed-methods approach partially addresses these issues, incorporating classroom observations, teacher artifacts, or system-generated usage data would enhance the robustness of future studies.
The structural equation modeling (SEM) analysis indicated acceptable absolute fit but poor incremental fit, suggesting possible model misspecification or the omission of relevant contextual variables. This limitation cautions against overinterpreting null findings and underscores the necessity for alternative analytical frameworks, such as multilevel SEM that includes school- and system-level predictors. Furthermore, the small qualitative sample limited the diversity of perspectives, indicating that broader qualitative research, including insights from school leaders or policymakers, would be beneficial. Non-response bias remains unassessed due to the lack of comparison between excluded and retained participants, which constrains conclusions about sample representativeness. Future studies should aim to triangulate data sources, utilize multi-level modeling, and explore socioaffective factors like teacher identity and emotional labor, which may influence technology adoption in resource-constrained educational settings.