فناوری آموزش - هوش مصنوعی
محمدرضا رضائی؛ احسان پازوکی؛ رضا ابراهیم پور
چکیده
پیشینه و اهداف: در عصر حاضر، با توجه به گسترش روزافزون فناوری در سراسر جهان، سیستم‌های آموزش الکترونیکی به‌سرعت در حال گسترش هستند. با پیشرفت آموزش الکترونیکی حرکت از سمت آموزش سنتی (رویکرد ارائه یک آموزش برای همه) به سمت آموزش شخصی‌سازی شده آغاز شد. آموزش شخصی‌سازی شده یک رویکرد آموزشی است که هدف آن، سفارشی کردن یادگیری براساس ...
بیشتر
پیشینه و اهداف: در عصر حاضر، با توجه به گسترش روزافزون فناوری در سراسر جهان، سیستم‌های آموزش الکترونیکی به‌سرعت در حال گسترش هستند. با پیشرفت آموزش الکترونیکی حرکت از سمت آموزش سنتی (رویکرد ارائه یک آموزش برای همه) به سمت آموزش شخصی‌سازی شده آغاز شد. آموزش شخصی‌سازی شده یک رویکرد آموزشی است که هدف آن، سفارشی کردن یادگیری براساس نقاط قوت، مهارت‌ها، علایق و نیازهای یادگیرنده است. این روش از آموزش مانند هر شیوه نوین دیگری دارای نقاط ضعف و قوت است. در واقع، میتوان افزایش انگیزه و کسب مهارت خودحمایتی را از مزایای مهم این نوع از آموزش دانست. در مقابل، به‌عنوان نقاط ضعف این روش میتوان به زمان‌بر بودن آموزش، چالش در پیاده‌سازی و عدم وضوح در شیوه به‌کارگیری اشاره کرد. با توجه به در دسترس بودن داده‌های بسیار از یادگیرندگان، استفاده از هوش مصنوعی جهت شخصی‌سازی آموزش هم کیفیت را افزایش می‌دهد و هم باعث جذابیت آموزش خواهد شد. امروزه، یکی از شیوه‌های شخصی‌سازی آموزش، ارائه براساس ترجیحات یادگیرندگان است. ترجیحات یادگیرنده می‌تواند به‌صورت خودانگارانه و به‌طور صریح با درخواست مستقیم از یادگیرنده یا به‌صورت ضمنی و جمع‌آوری و پایش داده‌ها شناسایی و استخراج شود. امروزه مدل‌سازی ترجیحات کاربر یکی از چالش برانگیزترین وظایف در سیستم‌های آموزش الکترونیکی است که با حجم زیادی از اطلاعات سروکار دارد. هدف این پژوهش، استخراج ضمنی ترجیحات یادگیرنده با بهره‌گیری از یک سامانه آموزشی هوشمند تعاملی برخط است که مدل‌سازی ترجیحات یادگیرنده با استفاده از مفهوم‌سازی برای اشیای یادگیری از طریق گسترش پروفایل و بهره‌گیری از الگوریتم‌های هوش مصنوعی انجام می‌شود. مدل با داده‌های تعاملی جمع‌آوری شده آموزش دیده و اشیای یادگیری جدید را براساس ترجیحات یادگیرنده در اختیار او قرار می‌دهد. این پژوهش، از نظر هدف کاربردی است.روش‌ها: در این پژوهش، با توجه به جامعه در دسترس ما، 29 آقا و خانم دانشجوی کارشناسی رشته کامپیوتر، با میانگین سنی 5/21 سال که درس یادگیری ماشین را نگذرانده بودند، به‌عنوان شرکت‌کننده همکاری داشتند. شرکت‌کنندگان پس از ثبت‌نام به‌صورت تصادفی به دو گروه کنترل و آزمایش تقسیم شدند. به گروه آزمایش محتوای شخصی‌سازی شده منطبق با ترجیحات و به گروه کنترل محتوای نامنطبق با ترجیحات ارائه شد. پس از طی آموزش، میزان یادگیری و بار شناختی شرکت‌کنندگان توسط آزمون عملکردی طراحی شده و پرسشنامه شاخص بار کاری ناسا مورد سنجش قرار گرفت. در پایان سطح معناداری نتایج به‌دست آمده دو گروه با استفاده از آزمون آماری تی مستقل مورد ارزیابی قرار گرفت.یافته‌ها: براساس نتایج به‌دست آمده، میانگین نمرات آزمون عملکردی گروه آزمایش که محتوای منطبق با ترجیحات دریافت کرده بودند نسبت به میانگین گروه کنترل با مقدار 7/0p= دارای اختلاف معنادار نبود (ضمن انجام یادگیری)؛ اما میانگین بار شناختی گروه آزمایش نسبت به میانگین بار شناختی گروه کنترل با مقدار 00/0p= به‌صورت معنادار پایین تر گزارش شد.نتیجه‌گیری: براساس یافته‌های پژوهش، ارائه محتوای آموزشی شخصی‌سازی شده براساس ترجیحات یادگیرندگان با استفاده از تکنیک گسترش پروفایل، در زمان یادگیری، بار شناختی را میزان قابل توجهی کاهش داد. بنابراین، ارائه محتوای آموزشی براساس ترجیحات یادگیرندگان، به‌عنوان یکی از شیوه‌های آموزشی شخصی‌سازی شده در یادگیری الکترونیکی، نقش مهمی‌در کاهش بار شناختی یادگیرندگان ایفا می‌کند.
فناوری آموزش
امیرمحمود موسوی هریس؛ رضا ابراهیم پور
چکیده
پیشینه و اهداف: از دیرباز، فن آموزش و پروش، یک عمل اجتماعی مبتنی‌بر تجربیات مستقیم از گذشته بوده است و بسیاری از روشهای تدریس، به‌طور سنتی شکل گرفته‌است. این روش‌ها توسط یک سیستم مبتنی بر نظریه‌های علمی، پشتیبانی نمی‌شد و نمی‌توانست نیازهای اجتماعی را که به سرعت در حال تغییر است برآورده کند. آموزش عصبی، یک علم تجربی و یک موضوع ...
بیشتر
پیشینه و اهداف: از دیرباز، فن آموزش و پروش، یک عمل اجتماعی مبتنی‌بر تجربیات مستقیم از گذشته بوده است و بسیاری از روشهای تدریس، به‌طور سنتی شکل گرفته‌است. این روش‌ها توسط یک سیستم مبتنی بر نظریه‌های علمی، پشتیبانی نمی‌شد و نمی‌توانست نیازهای اجتماعی را که به سرعت در حال تغییر است برآورده کند. آموزش عصبی، یک علم تجربی و یک موضوع بین رشته‌ای است که آخرین پیشرفت‌های نظری در مغز انسان و روانشناسی را در آموزش به‌کار می‌برد. با مطالعه دقیق نظریه‌های موجود در آموزش عصبی، میتوان نحوه ارائه محتوای بهینه برای یک دوره آموزشی، راهبرد تدریس و روشهای آموزش مطالب جدید و در عین حال بهبود توانایی تفکر محاسباتی دانش‌آموزان را بهبود بخشید. یکی از راه‌هایی که میتوان این نظریه‌ها را امتحان کرد، مطالعه نحوه شکل‌گیری تصمیم در مغز انسان است. تصمیم و رفتارهای مبتنی‌بر هدف، هم به سازوکارهای شواهدِ حسی که اطلاعاتِ ادراکی را از دنیای بیرون جمع‌آوری می‌کند و هم به سازوکارهای تصمیم‌گیری که رفتار مناسب را بر اساس آن اطلاعات حسی انتخاب میکنند، بستگی دارد. رفتارگرایی، یکی از پایه‌های اساسیِ نظریه‌های یادگیری و رفتار است. یکی از راه‌‌های مطالعه دقیق رفتار، استفاده از مدل‌های محاسباتی مبتنی‌بر بیولوژی مغز است که متخصصان حوزه علوم اعصاب طی سالیان اخیر ارائه کرده‌اند. این مقاله سعی بر بررسی ارتباط بین آموزش عصبی و نحوه تدریس از طریق مطالعۀ دستاوردهای نظری تصمیم‌گیری در علوم اعصاب محاسباتی، عصب شناسی شناختی و روانشناسی، دارد.روش‌ها: به‌منظور بررسی این مسأله، از یک مدل نورونی-محاسباتیِ تصمیم‌گیری مبتنی‌بر مغز استفاده شده است. این مدل، متشکل از دو نورون پویای بازگشتی است که می‌تواند نحوه شکل‌گیریِ تصمیم‌های ادارکی را در فضاهای پیچیده رفتاری بررسی کند و پارامترهای کلیدی که باعث به‌وجود آمدن تصمیم می‌شوند را نمایش دهد. در این پژوهش، سه آزمایش مختلف که شامل موازنه دقت-سرعت در هنگام پاسخ دادن، اثر توجه در تصمیم‌گیری و اثر قطعیت تصمیم بود، در مدل طراحی شده و سپس به تحلیل نحوه تغییر پارامترها و رفتار مدل و نگاشت آن‌ها به کلاس درس و تغییرات تفکر دانش‌آموز پرداخته شده. است در نهایت با استفاده از مدل رگرسیون خطی، روابط و همبستگی بین پارامترهای رفتاری مدل مطالعه شد.یافته‌ها: نتایج نشان داد که با استفاده از این مدل تصمیم‌گیری محاسباتی، میتوان موازنه سرعت و دقت دانش‌آموزان در هنگام پاسخ به سؤالات امتحان را به‌خوبی مطالعه کرد و با استفاده از مدل، به یک حد موازنه بهینه برای پاسخ به سؤالات رسید. همین‌طور تحلیل پارامترهای مدل نشان داد که میزان توجه دانش‌آموزان در کلاس درس توسط مدل قابل اندازه‌گیری است و تأثیر مهمی در تصمیم‌گیری و پاسخ به سؤالات دارد. در نهایت، مدل می‌تواند تأثیر میزان اعتماد به‌نفس دانش‌آموزان بر روی عملکردشان را به‌خوبی نمایش دهد و براساس داده‌های برازش‌شده مدل به داده‌های رفتاری دانش‌آموزان، پیشنهادهای بهینه‌ای را از منظر روانشناسی تربیتی ارائه کرد.نتیجه‌گیری: در این مطالعه، نشان داده شد که با استفاده از مدل‌های نورونی-محاسباتی تصمیم‌گیری، میتوان رفتار دانش‌آموزان در کلاس درس و هنگام یادگیری را مدل کرد. کارشناسان علوم تربیتی و روانشناسان حوزه آموزش می‌توانند از یافته‌های مدل استفاده کنند تا طبق آن بهترین و بهینه‌ترین روشهای آموزش را در جهت آموزش آسان و شکوفایی خلاقیت دانش‌آموزان ارائه کنند.
محیط های یادگیری مبتنی بر فناوری
معصومه معطری؛ احسان پازوکی؛ رضا ابراهیم پور؛ محمد رضا رضایی
چکیده
پیشینه و اهداف: امروزه یادگیری الکترونیکی به‌عنوان یک فنّاوری تحول‌آفرین و ابزاری مهم در فرایند آموزش و فعالیت‌های آموزشی مطرح است. از طرفی نیاز به یادگیری زبان انگلیسی به‌عنوان زبان اول دنیا به‌منظور مبادله اطلاعات و ارتباط برقرار کردن با سایر ملل با هدف به‌کارگیری دانش روز غیرقابل‌انکار است، بنابراین استفاده از فناوری اطلاعات ...
بیشتر
پیشینه و اهداف: امروزه یادگیری الکترونیکی به‌عنوان یک فنّاوری تحول‌آفرین و ابزاری مهم در فرایند آموزش و فعالیت‌های آموزشی مطرح است. از طرفی نیاز به یادگیری زبان انگلیسی به‌عنوان زبان اول دنیا به‌منظور مبادله اطلاعات و ارتباط برقرار کردن با سایر ملل با هدف به‌کارگیری دانش روز غیرقابل‌انکار است، بنابراین استفاده از فناوری اطلاعات به‌منظور تولید و ارائه خدمات آموزشی در راستای بهبود آموزش و یادگیری زبان انگلیسی مؤثر است. شناسایی عوامل مؤثر در یادگیری، یکی از مقولههای مهم و مورد پژوهش است. از آنجا که عوامل مؤثر بر یادگیری بسیار گسترده و وسیع هستند؛ شناسایی این عوامل در رفع مشکلات و نارساییهای سیستم آموزشی مهم است. یکی از این عوامل، سبک‌شناختی است. افراد به تناسب تفاوتهای فردی خود از سبکهای متفاوتی برای یادگیری بهره میجویند. سبک شناختی را میتوان به‌عنوان روشی که افراد اطلاعات و تجربیات تازه را در ذهن خود پردازش میکنند، تعریف کرد؛ بنابراین ایجاد محیط شخصی‌سازی شده براساس سبک شناختی افراد، با هدف انطباق بیشتر راهبرد آموزشی با نیازها و توانایی کاربر و افزایش بازدهی روند یادگیری، امری ضروری است. در این پژوهش، از سبک شناختی رایدینگ که افراد را در دو بعد کلامی-تصویری و کلی‌نگر-جزئی‌نگر تقسیم می‌کند، به‌عنوان عامل مؤثر در یادگیری استفاده می‌شود. این مطالعه با هدف پیش‌بینی سبک‌شناختی رایدینگ، براساس حرکت موس کاربران در یک نرمافزار آموزش زبان می‌باشد. در همین راستا، نرمافزار آموزش زبانی طراحی و پیاده‌سازی شد که در آن تمامی حرکات موس کاربر در مقیاس میلی‌ثانیه هنگام مطالعه متن انگلیسی و استفاده از امکانات طراحی شده در نرمافزار، ثبت می‌شود. در ادامه با استفاده از روشهای یادگیری ماشین توسط داده‌های تعاملی ذخیره‌شده از کاربران هنگام کار با نرمافزار، مدل هوشمندی ارائه شد که افراد را در دو بعد مبتنی بر سبک‌شناختی رایدینگ دسته‌بندی می‌کند. این پژوهش از نظر هدف کاربردی است.روش‌ها: در این پژوهش از آزمون سبک‌شناختی پترسن جهت استخراج سبک‌شناختی یادگیرندگان با هدف ساخت داده‌های برچسب‌دار استفاده می‌شود. همچنین، داده‌های موس افراد هنگام تعامل با نرمافزار ثبت شده و از الگوریتم‌ها و مدل‌های یادگیری ماشین مبتنی بر هوش مصنوعی جهت ساخت مدل‌های هوشمند برای طبقه‌بندی و پیش‌بینی سبک‌شناختی افراد استفاده می‌شود. فرآیند آموزش و ساخت مدل‌های هوشمند از طریق داده‌های برچسب‌دار انجام می‌شود. در نهایت ارزیابی مدل‌های استفاده شده، با مقایسه نتایج حاصل از آزمون سبک شناختی و خروجی‌های مدل‌های هوشمند انجام می‌شود. در آزمون‌های انجام شده از دانشجویان خانم و آقا 22 تا 35 سال، دارای تحصیلات کارشناسی و کارشناسی ارشد آشنا به زبان انگلیسی کمک گرفته‌ایم.یافته‌ها: داده‌های تعاملی ذخیره‌شده کاربران به‌عنوان ورودی پنج طبقه‌بند درخت تصمیم، شبکهعصبی، نزدیک‌ترین همسایه، ماشین بردار پشتیبان و جنگل تصادفی، همچنین نتایج آزمون پترسون به‌عنوان برچسب این مدل‌ها استفاده شد؛ بنابراین افراد در دو بعد مبتنی بر سبک‌شناختی رایدینگ دسته‌بندی شدند. بهترین طبقه‌بندی، مربوط به درخت تصمیم با دقت 90% در بعد کلامی –تصویری و دقت 87% در بعد کلی‌نگر- جزئی‌نگر از نتایج این پژوهش بود.نتیجه‌گیری: با توجه به یافته‌های این پژوهش، سامانه آموزش زبان طراحی شده می‌تواند به‌صورت هوشمند سبک شناختی افراد را هنگام مطالعه متن انگلیسی با دقت مناسبی استخراج کند. بنابراین در آینده میتوان قابلیت ارائه محتوای شخصی‌سازی شده منطبق بر سبک شناختی افراد را به نرمافزار طراحی شده اضافه کرد.
یادگیری الکترونیکی
کیهان لطیف زاده؛ سید حمید امیری؛ علیرضا بساق‌زاده؛ مهرک رحیمی؛ رضا ابراهیم پور
چکیده
پیشینه و اهداف: امروزه استفاده از چندرسانه‌ای در آموزش زبان خارجی متداول است. برای طراحی چندرسانه‌ای اصولی وجود دارد که به‌کارگیری آن‌ها موجب کاهش بار شناختی می‌شود. این اصول بر آمده از نظریه بار شناختی هستند. روشهای اندازه‌گیری بار شناختی به دو دسته خودانگارانه و واقع‌گرایانه تقسیم می‌شوند. روش‌هایی مانند پرسشنامه شاخص ...
بیشتر
پیشینه و اهداف: امروزه استفاده از چندرسانه‌ای در آموزش زبان خارجی متداول است. برای طراحی چندرسانه‌ای اصولی وجود دارد که به‌کارگیری آن‌ها موجب کاهش بار شناختی می‌شود. این اصول بر آمده از نظریه بار شناختی هستند. روشهای اندازه‌گیری بار شناختی به دو دسته خودانگارانه و واقع‌گرایانه تقسیم می‌شوند. روش‌هایی مانند پرسشنامه شاخص بار کاری ناسا در دسته اندازه‌گیری‌های خودانگارانه جای می‌گیرند و روش‌هایی مانند تحلیل سیگنال‌های مغزی یا تحلیل رفتارهای حرکتی چشم در دسته واقع‌گرایانه قرار دارند. امروزه به دلیل مزیت‌هایی که در استفاده از روشهای واقع‌گرایانه وجود دارد، استفاده از این نوع اندازه‌گیری‌ها در مطالعات شناختی متداول شده است. فناوری ردیابی حرکت چشم می‌تواند رفتارهای مختلف چشم مانند قطر مردمک، ساکاد، تثبیت، پلک‌زدن و میکروساکاد را با نرخ نمونه‌برداری بالا ثبت کند. از این اندازه‌گیری‌ها به صورت گسترده در مطالعات شناختی و بار ذهنی استفاده می‌شود. در این پژوهش بار شناختی در یادگیری چندرسانه‌ای زبان با استفاده از تحلیل داده‌های ردیاب چشمی مورد ارزیابی قرار گرفت.روش‌ها: دو نسخه چندرسانه‌ای آموزش زبان انگلیسی با روایت یکسان به طول 342 ثانیه ساخته شد. در یکی اصول طراحی چندرسانه‌ای رعایت و در دیگری نقض شده است تا بار شناختی بیشتری نسبت به حالت با اصول اعمال شود. 10 فرد که توانایی شنیداری زبان انگلیسی آن‌ها با شبیه‌سازی آزمون آیلتس ارزیابی شدند، در آزمایش شرکت کردند و به صورت تصادفی به دو گروه 5 نفره تقسیم شدند. یک گروه، چندرسانه‌ای بدون اصول و گروه دیگر، چندرسانه‌ای با اصول را مشاهده کردند. توانایی شنیداری همه افراد در بازه یکسان قرار داشت. هر گروه یک نسخه از چندرسانه‌ای‌ها را مشاهده کردند و سپس هر فرد به 12 سؤال چهارگزینه‌ای در رابطه با مفاهیم مطرح شده در چندرسانه‌ای به‌عنوان آزمون عملکرد پاسخ داد. در طول فرآیند مشاهده چندرسانه‌ای و آزمون، داده حرکت چشم از هر فرد شرکت‌کننده اخذ شد. سپس هر فرد به پرسشنامه شاخص بار کاری ناسا پاسخ داد. در تحلیل با استفاده از نتایج آزمون عملکرد و شاخص بار کاری ناسا، میزان دشواری چندرسانه‌ای بدون اصول نسبت به حالت با اصول اعتبارسنجی شد. داده‌های اخذ شده به بلوک‌های 30 ثانیه‌ای تقسیم شدند.یافته‌ها: بر پایه نمرات پرسشنامه شاخص بار کاری ناسا، بار شناختی اعمال‌شده بر روی گروه چندرسانه‌ای بدون اصول بیشتر از بار شناختی اعمال‌شده بر روی گروه چندرسانه‌ای با اصول است که تاییدکننده فرض ما در رابطه با بار شناختی بیشتر توسط چندرسانه‌ای بدون اصول هست. اما در مورد نتایج عملکرد تفاوت معناداری بین دو گروه آزمایش یافت نشد. بر اساس آزمون‌های آماری، معیارهای قطر مردمک، طول ساکاد، سرعت ساکاد، تأخیر پلک زدن، و بزرگی میکروساکاد در بلوک‌های چندرسانه‌ای‌های دو گروه، دارای تفاوت معنادار بودند. برای معیارهای مدت‌زمان تثبیت، نرخ تثبیت و نرخ میکروساکاد، تفاوت معناداری یافت نشد.نتیجه‌گیری: براساس یافته‌های این پژوهش معیارهای قطر مردمک چشم، طول ساکاد، سرعت ساکاد، تأخیر پلک‌زدن و بزرگی میکروساکاد دارای ارتباط معنادار با بار شناختی اعمال‌شده توسط چندرسانه‌ای آموزش زبان هستند که با ادبیات پژوهش نیز مطابقت دارند. بر پایه نتایج این پژوهش، داده حرکت چشم می‌تواند به عنوان معیار مناسبی، در کنار روشهای خودانگارانه، برای ارزیابی بار شناختی یادگیری چندرسانه‌ای و کیفیت‌سنجی محتوای آموزشی در قالب چندرسانه‌ای، مورد استفاده قرار گیرد. نرخ پلک‌زدن نیز دارای تفاوت معناداری بین دو گروه مورد مطالعه است. در رابطه با سایر معیارهای حرکت چشم که در این پژوهش مطرح شدند، یعنی مدت زمان تثبیت، نرخ تثبیت و نرخ میکروساکاد نیاز به پژوهش بیشتر و طراحی آزمایش‌های مختلف است تا بتوان اظهارنظر قطعی در مورد ارتباط معنادار این پارامترها با بار شناختی اعمال‌شده توسط چندرسانه‌ای آموزش زبان مطرح کرد.
