نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسنده
گروه آموزش ریاضی، دانشگاه فرهنگیان، تهران، ایران
چکیده
پیشینه و اهداف: توسعه حرفهای معلمان در دنیای مبتنی بر هوش مصنوعی در کنار دیگر فناوریهای نوین از مباحث بسیار مهم و کلیدی در آموزش است. دانش محتوایی پداگوژیکی فناورانه مبتنی بر هوش مصنوعی (AI-TPACK) امروزه مورد پژوهش پژوهشگران حوزه آموزش معلمان بوده است. بررسی تأثیر متقابل مؤلفههای دانش AI-TPACK از اهمیت بالایی برخوردار است. در این مقاله یک مدل دینامیکی کنترلی برای AI-TPACK ارائه شد و با اعمال یک تابع کنترل بر دانش فناوری و هوش مصنوعی معلمان تغییرات دیگر مؤلفهها بر هم بررسی شد. این مدل در تصمیمگیری سیاستگذاران توسعه حرفهای معلمان مورد توجه و استفاده قرار خواهد گرفت.
روشها: این پژوهش از نوع تحقیق کاربردی و توسعهای است که در سال ۱۴۰۴ انجام گرفت و به طراحی و شبیهسازی یک مدل دینامیکی-کنترلی برای دانش محتوایی تربیتی فناورانه مبتنی بر هوش مصنوعی پرداخت. در این راستا، ابتدا دادههای مرتبط از یک مقاله معتبر استخراج و تحلیل شد و مبنای طراحی مدل قرار گرفت. سپس با استفاده از روشهای شبیهسازی عددی، مدل طراحیشده تجزیهوتحلیل انجام و عملکرد آن در شرایط مختلف بررسی شد. این فرآیند شامل مراحل مختلفی از جمله تعریف متغیرهای کلیدی، تعیین روابط بین آنها و اجرای شبیهسازی برای ارزیابی کارایی مدل در دستیابی به اهداف آموزشی و فناورانه بود.
یافتهها: تجزیهوتحلیل مدل دینامیکی طراحی شده با نرمافزار متلب نشان داد که بهدلیل وجود جواب برای مدل، ضرایب بهکار رفته در معادلات حالت که براساس دادههای تجربی بهدست آمده بود، بر صحت مدل تأکید داشت. برای حل مدل، از یک تابع کنترل برای مدیریت متغیر دانش فناورانه مبتنی بر هوش مصنوعی معلمان استفاده شد. همچنین، تأثیر متقابل مؤلفههای مبتنی بر هوش مصنوعی بر دانش محتوایی تربیتی فناورانه از طریق حل عددی مدل مشخص شد. نمودارهای مربوط به هر متغیر در طول زمان به تفصیل ارائه شد. این پژوهش نشان داد که برای توسعه صلاحیتهای حرفهای معلمان، توجه ویژه به متغیرهای کلیدی شناسایی شده ضروری است، که خود میتواند به بهبود کیفیت آموزش و یادگیری در زمینه فناوریهای نوین کمک کند.
نتیجهگیری: هوش مصنوعی از طریق قابلیتهای منحصر بهفردی که دارد میتواند توسعه بهینه و کنترل شده دانش محتوایی تربیتی فناورانه مبتنی بر هوش مصنوعی معلمان را بهبود بخشد. بررسی دقیق صلاحیتهای حرفهای معلمان در عصر هوش مصنوعی، نیازمند طراحی مدل دینامیکی کنترلی و تجزیهوتحلیل رفتار مدل براساس روشهای نوین با دقت بیشتر است. این پژوهش یک مدل دینامیکی کنترلی برای تجزیهوتحلیل و کنترل مؤلفههای دانش محتوایی- تربیتی فناورانه مبتنی بر هوش مصنوعی براساس مؤلفههای مرتبط با فناوری و هوش مصنوعی ارائه داد. استفاده از یک تابع کنترل لجستیکی در دو حالت مختلف جهت بررسی رفتار دینامیکی مدل میتواند در تعیین میزان سرمایهگزاری در کاربست هوش مصنوعی و تعیین میزان اثربخشی آن بر سایر مؤلفههای AI-TPACK معلمان مورد استفاده قرار گیرد. این مدل در حقیقت توسعه مطالعات میان رشتهای در آموزش معلمان را نیز ممکن میسازد.
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Numerical Simulation of the Dynamic-Control Model of Technological Pedagogical Content Knowledge Based on Artificial Intelligence
نویسنده [English]
- M. Ebadi
Department of Mathematics Education, University of Farhangian, Tehran, Iran
چکیده [English]
Background and Objectives: Teacher professional development in a world based on artificial intelligence, alongside other modern technologies, is among the most critical and pivotal topics in education. Artificial Intelligence-based Technological Pedagogical Content Knowledge (AI-TPACK) has recently become a focus of research for scholars in the field of teacher education. Examining the interplay between the components of AI-TPACK holds significant importance. This paper presented a dynamic control model for AI-TPACK, where a control function is applied to teachers’ knowledge of technology and artificial intelligence to analyze the mutual effects on other components. This model is expected to play a key role in guiding policymakers in making informed decisions regarding teacher professional development.
Methods: This research was an applied and developmental study focused on the design and simulation of a dynamic-control model (AI-TPACK). In this context, a model based on relevant data was first used from a reputable article to serve as the foundation for the model design. Subsequently, using a numerical simulation method, the designed model was analyzed, and its performance under various conditions was examined. This process involved several stages, including defining key variables, establishing relationships among them, and executing simulations to assess the model’s effectiveness in achieving educational and technological objectives.
Findings: The analysis of the designed dynamic model by using MATLAB indicated that the existence of solutions for the model emphasized the accuracy of the coefficients used in the state equations, which were derived from empirical data. To solve the model, two control functions were employed to manage the variable of teachers’ technological knowledge based on artificial intelligence. Additionally, the mutual influence of AI-based components on technological pedagogical content knowledge was determined through numerical solutions of the model. Detailed graphs related to each variable over time were presented.
Conclusion: Artificial intelligence, through its unique capabilities, can enhance the optimized and controlled development of AI-based technological pedagogical content knowledge (AI-TPACK) for teachers. A precise examination of teachers’ professional competencies in the age of artificial intelligence requires the design of a dynamic control model and the analysis of its behavior using advanced methods with higher accuracy. This research proposes a dynamic control model for analyzing and regulating the components of AI-based technological pedagogical content knowledge, grounded in factors related to technology and artificial intelligence. Employing a logistic control function in two distinct scenarios to examine the model’s dynamic behavior can be utilized to determine the level of investment in the application of artificial intelligence and to evaluate its effectiveness on other components of teachers’ AI-TPACK. This model, in essence, also facilitates the advancement of interdisciplinary studies in teacher.
کلیدواژهها [English]
- AI-TPACK
- Technology
- Education
- Control Problems
- Dynamical Modeling
COPYRIGHTS
© 2025 The Author(s). This is an open-access article distributed under the terms and conditions of the Creative Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0) (https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/)
)
ارسال نظر در مورد این مقاله