بررسی مدلهای محاسباتی تصمیمگیری مبتنی بر سازوکار عصبی مغز انسان در حوزه آموزش عصبی
نویسندگان
1 گروه هوش مصنوعی، دانشکده مهندسی کامپیوتر، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجائی، تهران، ایران
2 پژوهشکده جامع علوم و فناوریهای همگرا، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران
doi
10.22061/tej.2023.8786.2728چکیده
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.