پایان نامه ارشد رایگان درباره هوش مصنوعی، سیستم خبره، دانشجویان، سازنده گرایی

مصنوعی با روانشناسیِ شناختی که در حوزه تعلیم و تربیت مطرح است؛ این است که همان‌گونه که شناختگرایان فعالیتهای درونی ذهن بر روی محرکها را جعبه سیاه نمی‌دانند- ایده‌ای که رفتارگرایان بر آن عقیده بودند- هوش مصنوعی نیز درصدد شناسایی این فرایندهای ذهنی و شبیه سازی آن‌ها برای حل مسائل با استفاده از رایانه است. هوش مصنوعی در حال حاضر دارای شاخههای بسیار متنوعی است، هم زمینههایی مانند یادگیری و ادراک را شامل می‌شود و هم زمینههای بسیار خاصی مانند بازی شطرنج، اثبات قضایای ریاضی، سرودن شعر و تشخیص بیماری را در بر میگیرد. هوش مصنوعی اعمال هوشمند را قاعدهمند و خودکار میکند و در نتیجه با هر فعالیت هوشمندانه انسان مرتبط است.
امروزه هوش مصنوعی چه کارهایی را میتواند انجام دهد؟ راسل و نوریک (۱۳۸۵) در پاسخ به این سئوال به عنوان نمونه موارد زیر را ذکر کرده‌اند:
برنامه ریزی و زمان‌بندی خود مختار: نمونه بارز آن برنامهریزی ناسا برای کنترل و برنامهریزی فضاپیماها است.
انجام بازی: مسابقه شطرنجی که قهرمان شطرنج گری کاسپاروف را با نتیجه ۳.۵ بر ۲.۵ شکست داد.
پایش خودمختار: هدایت یک خودرو در طول مسیر.
تشخیص پزشکی: برنامههای تشخیص پزشکی که بر اساس تحلیلهای احتمالی کار میکنند، موفق شده‌اند در سطح یک پزشک متخصص در بسیاری از زمینههای پزشکی عمل کنند.
برنامهریزی ترابری: به عنوان نمونه در بحران خلیج فارس در سال ۱۹۹۱ نیروهای آمریکایی از یک برنامه خودکار برنامهریزی ترابری استفاده کردند. گزارش جالب این بوده که تنها همین کاربرد ۳۰ سال سرمایهگذاری در حوزه هوش مصنوعی را جبران نمود.
رباتیک: رباتهای کوچکی در پزشکی به درون بدن انسان فرستاده میشود و جایگزینی یک عضو مصنوعی را انجام میدهند.
درک زبان و حل مسئله: برنامههای رایانهای که جدول کلمات متقاطع را بهتر از اکثر انسان‌ها انجام میدهند (راسل و نوریک، ۱۳۸۵).
به طور خلاصه هوش مصنوعی با توسعه سیستمهای رایانهای سر و کار دارد که دانش را ذخیره میکنند و از آن برای حل مسائل و انجام کارها بهره میگیرند. این هدفی است که سیستمهای آموزشی هم آن‌را دنبال میکنند. به عبارتی سیستم آموزشی هم از دانشآموز/ دانشجو میخواهد، دانشی کسب کند و این دانش را در راستای حل مسائل یا انجام کاری استفاده کند. با عنایت به کاربردهای متنوع و مهیج هوش مصنوعی در حل مسائل مختلف بشری به نظر می‌رسد توانمندی این دانش در موضوعات مربوط به آموزش به طور عام و تکنولوژی آموزشی به طور خاص ناشناخته باقی مانده است. این پژوهش در صدد استفاده از هوش مصنوعی در حوزه پیش بینی موفقیت و افت دانشجو در تحصیل الکترونیکی است. با مقدمهای که از هوش مصنوعی و کاربردهای آن در حوزههای مختلف مطرح شده، نگاهی دقیقتر به کاربردهای هوش مصنوعی در آموزش ضروری است.
۲-۴-۳ کاربردهای آموزشی هوش مصنوعی
همان‌طور که بحث آن گذشت، هوش مصنوعی شاخهای از علوم رایانهای و اطلاعاتی به نظر می‌رسد. تمرکز عمده هوش مصنوعی بر ساخت نرمافزار و سختافزارهایی برای حل مسائل و انجام کارهایی است که اگر توسط انسان انجام شود، نیاز به استفاده از هوش دارد. حوزه هوش مصنوعی شامل ساخت ماشینهایی مانند رباتها، خلبانهای اتوماتیک برای هواپیماها و فضاپیماها و جنگافزارهای نظامی هوشمند است. یافتههای علم هوش مصنوعی منجر به توسعه ابزارهای متعددی شده است که برخی از آن‌ها تحت هدایت انسان و برخی دیگر به طور مستقل و بدون مداخله و نظارت انسان کار میکنند. در طول پنجاه سال گذشته، هوش مصنوعی و پیشرفتهای صورت گرفته در حوزههای مختلف آن یافتههای بسیار مهمی برای یادگیرندگان، مدرسان و به طور کلی برای سیستمهای آموزشی داشته است. در این مبحث سعی می‌شود به مهم‌ترین حوزههای کاربردی هوش مصنوعی در آموزش اشاره شود.
سیستمهای خبره۱۱۳:
سیستمهای خبره یکی از مهم‌ترین و قدیمیترین زیرمجموعههای هوش مصنوعی است که در حل بسیاری از مسائل بشری کارآمد بودهاند. سیستم خبره، دانش و تجربه یک یا چند فرد خبره را کامپیوتری میکند؛ به عنوان مثال یک سیستم خبره میتواند دانش پزشک، تعمیرکار رایانه و یا حتی یک معلم با تجربه را کامپیوتری کند.
سیستمهای خبره کاربر را قادر به مشاوره با سیستمهای کامپیوتری در مورد یک مسئله و یافتن دلایل بروز مسئله و راهحلهای آن میکند. مجموعه سختافزار و نرمافزارهای تشکیلدهنده سیستم خبره مانند فرد خبره اقدام به طرح سؤالات مختلف و دریافت پاسخ‌هایی کاربر، مراجعه به پایگاه دانش (تجربیات قبلی) و استفاده از یک روش منطقی برای نتیجهگیری و نهایتاً ارائه راه حل می‌نماید (عسکرزاده،۱۳۸۸).
تمام سیستمهای خبره از چهار جزء تشکیل شدهاند:
۱. پایگاه دانش: دانش موجود در سیستم خبره را شکل میدهد، این دانش به روشی کد دهی میشود که توسط سیستم قابل استفاده باشد. پایگاه دانش ممکن است از ترکیب دانش انسان (مثلاً دانش مهندس) و سیستم یادگیری اتوماتیک (به عنوان مثال، سیستم خبره میتواند دانش خود را از تحلیل بهترین نمونه مسائلی که حل کرده است به دست آورد) شکل گیرد.
۲. حلکننده مسئله: شامل مجموعه روش‌هایی الگوریتمی و ابتکاری است که از دانش موجود در پایگاه دانش برای حل یک مسئله خاص استفاده میکند.
۳. رابط: برای تسهیل تعامل مناسب کاربر یا تولید کنندگان با سیستم خبره طراحی میشود.
۴. تشریح و کمک۱۱۴: برای کمک به کاربر طراحی شده است و “چیستی و چرایی” راهحلهای ارائه شده سیستم خبره را تشریح می‌کند (مورساند، ۲۰۰۶).
مصادیق فراوانی از سیستمهای خبره در تشخیص پزشکی وجود دارد. خانا، کوشیک و بارنِلا۱۱۵(۲۰۱۰) کاربردهای سیستمهای خبره در آموزش را در سه دسته تلخیص کردهاند: ۱) برنامهریزی درسی و تصمیم گیری، مدیریت رکوردهای یادگیرندگان، مشاوره دانشجویی و برنامه آموزشهای ویژه؛ ۲) تربیت معلم به ویژه تشخیص نیازهای آموزشی آن‌ها و استفاده از آموزش مبتنی بر رایانه برای آموزش مهارتها و دانش مورد نیاز معلمان؛ ۳) سیستمهای آموزشی هوشمند که بر اساس نقاط قوت و ضعف دانشجویان به هدایت آن‌ها می‌پردازد. نمونه‌ای از کاربرد آموزشی سیستمهای خبره، ارائه مشاوره جهت انتخاب رشته دانشجویان است. یک سیستم خبره مجموعه سؤالاتی از پیشینه تحصیلی دانشجو، برنامه شغلی، علایق و انگیزههای دانشجو میپرسد و سپس برنامه درسی مطلوب را با توجه به وضعیت دانشجو به او پیشنهاد میکند (فدزیل و مونیرا۱۱۶،۲۰۰۸). سیستمهای خبره بخش جداییناپذیر سیستمهای آموزشی هوشمند است، آسپره و اینگویا۱۱۷(۲۰۱۲)، یک سیستم خبره برای آموزش مبتنی بر تلفن همراه طراحی کرده‌اند که زمینه یادگیری فردی شده از طریق تلفن همراه را برای دانشجویان فراهم می‌کند. در ادامه به تشریح سیستمهای آموزشی هوشمند خواهیم پرداخت.
سیستمهای آموزشی هوشمند
قبل از ورود به بحث سیستمهای آموزشی هوشمند، مقدمهای کوتاه بر آموزش انفرادی و اشکال اولیه آموزش به کمک رایانه ضروریست. ایده آموزش انفرادی۱۱۸یا انطباق آموزش با دانش و مهارت موجود یادگیرنده، اهداف، تواناییها و علایق فرد از دیر باز مورد توجه نظریهپردازان و صاحب‌نظران آموزشی چون بلوم۱۱۹و اسکینر۱۲۰بوده است. آموزش برنامهریزی شده۱۲۱با مشخصههایی چون ۱) بیان مشخص و دقیق اهداف؛ ۲) قابهای کوچک آموزش؛ ۳) متناسب با سرعت یادگیری فرد؛۴) فعال بودن یادگیرنده در پاسخ به سئوالهای مطرح شده در قابها؛ و ۵) بازخورد سریع به صحت و سقم پاسخ‌هایی یادگیرنده؛ از اواسط قرن بیستم طراحی و توسعه یافته‌اند. این نوع از آموزشها هم به صورت جزوههای چاپی و هم در قالبهای کامپیوتری توسعه یافتند. ماشین آموزشی اسکینر پیشگام آموزشهای برنامهای ماشینی است.
در اواخر دهه ۱۹۷۰، با فراگیر شدن رایانههای شخصی، علاقه به پیاده سازی آموزشهای انفرادی از طریق رایانه افزایش یافت، اما آغاز به‌کارگیری کامپیوتر در آموزش به دهه ۱۹۵۰ بر می‌گردد. بیشترین پژوهشهای این حوزه توسط شرکت آی بی ام صورت گرفته است که اولین زبان تألیف آموزش به کمک رایانه را توسعه و یکی از اولین برنامههای آموزش به کمک رایانه را در مدارس عمومی به کار بردند (ریسر۱۲۲، ۱۹۸۷، ص ۳۸).
به‌کارگیری نظریهها و روش‌هایی هوش مصنوعی در آموزشهای به کمک رایانه در روند تاریخی ارائه شده توسط کاسکمن۱۲۳(۱۹۹۶) به وضوح مشخص است. در این روند، سیستمهای آموزشی هوشمند دومین مرحله از تکامل آموزش مبتنی بر رایانه است (جدول ‏۲-۲).
جدول ‏۲-۲: آموزش به کمک رایانه و سیستم‌های آموزشی هوشمند
رویکرد آموزشی
نظریه یادگیری
تاریخ توسعه
توضیحات
آموزش به کمک رایانه
رفتار گرایی
۱۹۶۰
به یاد سپاری حقایق، تکرار و تمرین
سیستم‌های خود آموز هوشمند۱۲۴
شناخت گرایی
۱۹۷۰
بر اساس مدلهای ذهنی یادگیرنده، فرایند یادگیری را تحلیل می‌کند. دیدگاه رفتارگرایی را که به فرایندهای ذهنی توجه نمیکند را رد می‌نمایند. مدلهای رایانهای ایجاد شدند که فرایندهای ذهنی یادگیرنده را مدلسازی کرده و بر روی ماشین پیاده میکنند.
لوگو به عنوان لاتین۱۲۵
سازنده گرایی
۱۹۸۰
محیطهای شبیهسازی رایانهای۱۲۶ که یادگیرنده با جستجو در محیط شبیه به واقعیت دانش خود را می‌سازد.
یادگیری همیارانه به پشتیبانی رایانه
سازنده گرایی اجتماعی و نظریه گفتمان
۱۹۹۰
یادگیری در گروه های کوچک و یادگیری در کنار هم از طریق شبکه و فناوری-های ارتباطی.
همان‌طور که در جدول ‏۲-۲ آمده است، سیستمهای آموزشی هوشمند، با نظریههای یادگیری شناختی که در فرایند یادگیری، بر ذهن و به فرایندهای ذهنی توجه دارند؛ درهم تنیده است؛ روند تاریخی آن نیز چیزی حدود بیست سال بعد از پایه گذاری علم هوش مصنوعی است.
با مقدمهای که بر آموزش انفرادی و روند توسعه آموزش به کمک رایانه گذشت، میتوان سیستمهای آموزشی هوشمند را تعریف و عناصر و اجزاء آن‌را تشریح کرد. سیستم آموزشی هوشمند که از نامش پیداست، یک سیستم آموزشی است که از روشها و تکنیکهای هوش مصنوعی برای طراحی، اجرا و ارزشیابی تدریس استفاده میکند. این سیستم ممکن است یک نرمافزار چندرسانهای تعاملی، بازی رایانهای یا یک ربات آموزشگر باشد. تنیسون و پارک (۱۹۸۷) آموزش به کمک رایانه هوشمند را این‌گونه توصیف میکنند:
“سیستمهای آموزش به کمک رایانه هوشمند۱۲۷ به اشکال مختلف قابل ارائه است، اما آن‌ها اساساً عناصر مختلف یک سیستم آموزشی را با به‌کارگیری اصول و فنون هوش مصنوعی ساماندهی میکنند به روشی که هم برای یادگیرندگان و هم برنامه امکان انعطاف فراهم میشود. محیط یادگیری بیشتر شبیه آن چیزی است که فراگیران و معلمان یک به یک مینشینند تا با هم یاد بگیرند. بنابراین یک سیستم آموزشی به کمک کامپیوتر هوشمند خوب، نه تنها قادر به طرح سؤالات خاص است بلکه قادر است از دانش ذخیره شده در سیستم خود در راستای پرسش سؤال و پاسخ به

این مطلب مشابه را هم بخوانید :   پایان نامه ارشد رایگان دربارهیادگیری ماشین، مدلسازی، نقشه مفهومی، هوش مصنوعی

دیدگاهتان را بنویسید