فهرست مطالب

عنوان صفحه

 

فصل اول: مقدمه

1-1 مقدمه.. 1

1-2 موضوع تحقیق.. 3

1-3 موضوع تحقیق.. 4

1-4 اهمیت و ارزش تحقیق.. 6

1-5 اهداف تحقیق.. 6

1-6 کاربرد نتایج تحقیق.. 6

1-7 مروری بر ساختار پایان­نامه.. 7

فصل دوم: تجارت سیار

2-1 مقدمه.. 8

2-2 تجارت سیار.. 9

2-3 دسته­بندی ادبیات تحقیقاتی تجارت سیار.. 11

2-3-1 حوزه تحقیقات نظری.. 11

2-3-2 شبکه بی­سیم.. 12

2-3-3 میان­افزار سیار.. 13

2-3-4 زیر­بنای کاربری بی­سیم.. 14

2-3-5 کاربرد­های تجارت سیار.. 14

2-4 فناوری­های تجارت سیار.. 16

2-5 استاندارد­های بی­سیم.. 18

2-6 بستر پیاده­سازی کاربرد­های تجارت سیار.. 19

2-6-1 زبان­های برنامه­نویسی موبایل.. 22

2-7 جمع­بندی.. 23

عنوان صفحه

 

فصل سوم: زمینه

3-1 مقدمه.. 25

3-2 زمینه.. 26

3-2-1 تعاریف پارامتریک.. 26

3-2-2 تعاریف کلی.. 27

3-3 دسته­بندی اطلاعات زمینه.. 28

3-4 آگاهی از زمینه.. 31

3-5 طراحی زمینه.. 32

3-6 جمع­بندی.. 33

فصل چهارم: سیستم­های پیشنهاد­دهنده

4-1 مقدمه.. 35

4-2 بررسی عملکرد سیستم­های پیشنهاد­دهنده.. 36

4-2-1 روش­های مبتنی بر محتوا.. 38

4-2-1-1 مشکلات و محدودیت­­های روش­های مبتنی بر محتوا.. 41

4-2-2 روش­های فیلترسازی مشارکتی.. 42

4-2-2-1 مشکلات و محدودیت­­های روش­های فیلتر­سازی مشارکتی 46

4-2-3 روش­های ترکیبی.. 48

4-3 ارزیابی سیستم­های پیشنهاد­دهنده.. 49

4-4 بسط قابلیت­های سیستم­های پیشنهاد­دهنده.. 51

4-4-1 شرکت­دادن شناختی جامع از کاربران و اقلام در فرآیند پیشنهاد­دهی 51

4-4-2 امتیاز­گذاری چند­معیاری.. 52

4-4-3 پیشنهاد­دهنده­های غیر­تداخلی.. 53

4-4-4 انعطاف­پذیری.. 53

عنوانصفحه

4-4-5 توسعه شاخص­های ارزیابی.. 54

4-4-6 استفاده از اطلاعات زمینه در پیشنهاد­دهنده­ها.. 55

4-4-7 سایر گزینه­ها برای بسط و توسعه سیستم­های پیشنهاد­دهنده 55

4-5 جمع­بندی.. 55

 

فصل پنجم: روش جدید چند­بعدی برای پیشنهاد­دهی آگاه از زمینه

5-1 مقدمه.. 57

5-2 سیستم­های پیشنهاد­دهنده آگاه­از­زمینه در تجارت سیار.. 58

5-3 مدل­سازی اطلاعات زمینه.. 59

5-4 روش چند­بعدی در سیستم­های توصیه­گرسیار آگاه از زمینه.. 61

5-5 جمع­بندی.. 68

فصل ششم: ارزیابی

6-1 مقدمه.. 69

6-2 روش ارزیابی.. 69

6-2-1 پیاده­سازی سیستم جمع­آوری داده.. 70

6-3 پیاده­سازی روش پیشنهاد­دهی.. 72

6-3-1 پیاده­سازی روش پیشنهاد­دهی دو­بعدی.. 73

6-3-2 پیاده­سازی روش پیشنهاد­دهی چند­بعدی.. 78

6-4 جمع­بندی.. 82

فصل هفتم: جمع­بندی و راهکار­های آینده

7-1 مقدمه.. 84

7-2 راهکار­های آینده.. 85

.. 87

فهرستشکل­ها

عنوان صفحه

 

شکل 2-1 خصوصیات تجارت سیار.. 10

شکل 2-2 دسته­بندی ادبیات تحقیقاتی تجارت سیار 12

شکل 3-1 فضای سلسله­مراتبی زمینه.. 29

شکل 3-2 معماری سطح بالا از یک سیستم آگاه از زمینه 32

شکل 4-1 نمونه­ای از زبان RQL.. 54

شکل 5-1 مدل چند­بعدی پیشنهاد­دهی برای فضای سه­بعدیUser×Item×Time 60

شکل 5-2 ساختار رابطه­ای مدل داده چند­بعدی برای ذخیره­سازی اطلاعات کاربران، اقلام و زمینه .. 62

شکل 5-3 روش چند­بعدی پیشنهاد­دهی.. 63

شکل 5-4 ساختار رابطه­ای نگهداری کلیه شرایط زمینه­ای سیستم 64

شکل 5-5 ساختار رابطه­ای نگهداری خوشه­بندی اطلاعات زمینه­ای برای کاربران 65

شکل 5-6 ایجاد کاربران معادل کاربر c­i با توجه به الگوی مصرف وی 67

شکل 5-7 ساختار رابطه­ای کاربران و امتیازات جدید 66

شکل 6-1 ساختار رابطه­ای مجموعه داده جمع­آوری­شده بدون در نظر گرفتن شرایط زمینه­ای .. 71

شکل 6-2 ساختار چند­بعدی مجموعه داده جمع­آوری­شده با در نظر گرفتن شرایط زمینه­ای .. 72

شکل 6-3 نقشه خود­سازمانده.. 74

شکل 6-4 میانگین شاخص F1 در روش پیشنهاد­دهی سنتی در مجموعه داده شماره(1) 76

شکل 6-5 میانگین شاخص F1 برای خوشه­های مجزا در مجموعه داده شماره (1) 77

شکل 6-6 میانگین شاخص F1 در روش پیشنهاد­دهی سنتی در مجموعه داده شماره(2) 78

شکل 6-7 میانگین شاخص F1 برای خوشه­های مجزا در مجموعه داده شماره (2) 78

شکل 6-8 ساختار رابطه­ای نهایی برای نگهداری اطلاعات سیستم پیشنهاد­دهنده 80

شکل 6-9 میانگین شاخص F1 در روش پیشنهاد­دهی چندبعدی 81

شکل 6-10 میانگین شاخص F1 در روش پیشنهاد­دهی چندبعدی برای خوشه­های مجزا 82

فهرستجدول­ها

عنوان صفحه

جدول 2-1 دسته­بندی کاربرد­های تجارت سیار.. 15

جدول 4-1 نمونه­ای از ماتریس کاربر- اقلام برای یک سیستم پیشنهاد­دهنده فیلم 37

جدول 6-1 مشخصات شبکه نقشه خود­سازمانده در مرحله شناسایی کاربران مشابه در روش سنتی.. 76

جدول 6-2 مشخصات شبکه نقشه خود­سازمانده برای شناسایی الگوی مصرف و شناسایی کاربران مشابه 81

 

فصل اول: مقدمه

1-1 مقدمه

سیستم­های پیشنهاد­دهنده در تجارت سیار از جمله موضوعات پر­اهمیت سال­های اخیر بوده­اند که با ظهور تکنولوژی­های بی­سیم و تسهیل حرکت تجارت الکترونیکی از محیط­های سیمی به سوی بی­سیم­ مورد توجه قرار­گرفته­اند. تجارت سیار به­معنای انجام فعالیت­های تجارت­الکترونیک از طریق محیط­های بی­سیم، به­طورخاص اینترنت بی­سیم، و وسایل دستی سیار می­باشد که با­ پیدایش تکنولوژی بی­سیم در عرصه اینترنت و استفاده روزافزون از وسایل سیار توجه به آن رو به افزایش است[1,2]. به کاربرد­های تجارت سیار دو خصوصیت ویژه تحرک[1] و دسترسی وسیع[2] نسبت داده­شده­است[1,3] که اولین خصوصیت بر امکان از بین رفتن محدودیت­های مکانی و دومین خصوصیت بر امکان از بین رفتن محدودیت­های زمانی در استفاده کاربران از خدمات این نوع کاربرد­ها تاکید دارد[1,3,4,5]. این­که کاربران برای انجام فعالیت هایی چون بانکداری الکترونیکی یا خرید الکترونیکی محصولات، قادر به جایگزینی وسایلی چون تلفن­های سیار و ­همراه­های شخصی دیجیتال (پی.دی.اِی)[3]به­جای کامپیوتر­های شخصی باشند، تسهیلات زیادی را برای آنها و فرصت­های جدیدی را نیز برای کسب وکار­ها فراهم­­­خواهد­کرد و لزوم توجه به این عرصه را برای محققان نمایان می­سازد[1,3].

اما پیاده­سازی سیستم­های پیشنهاد­دهنده در محیط­های سیار بدون در­نظر­گرفتن پارامتر­های تاثیر­گذار در این محیط چندان مناسب­نخواهد­بود. مجموعه این پارامتر­ها، اطلاعات زمینه را تشکیل می­دهند [6].

عملکرد سیستم­های پیشنهاد­دهنده معرفی منابع مورد نیاز کاربران به آنهاست. این منابع می­توانند مواردی مانند اطلاعات خاص مورد نیاز کاربر و یا کالاها­یی مانند کتاب یا فیلم مورد علاقه یک کاربر را از میان انبوه کالاهایی که کاربر با اطلاعات آن­ها روبروست، در­بر­گیرند[7,8,9]. درسیستم­های پیشنهاد­دهنده، سه مجموعه داده اصلی یعنی مجموعه کاربران ©، مجموعه اقلام قابل توصیه(S) (مانند کتاب، فیلم، موسیقی و غیره) و مجموعه داده­هایی که رابطه میان دو مجموعه قبلی را تعریف می­کنند، وجود­دارند. مجموعهS می­تواند شامل صد­ها، هزار­ها و حتی میلیون­ها کالا در کاربرد­های مختلف بوده و به­طور مشابه مجموعه C نیز می­تواند چنین وضعیتی را داشته باشد. ارتباط میان دو مجموعهC و S مبتنی بر ساختار امتیاز­گذاری است که میزان مفید بودن یا مورد علاقه بودن کالا را برای کاربر مشخص می کند. این ارتباط با تابعی تحت­عنوان تابع سودمندی، u، به صورت رابطه زیر تعریف می­شود[7]:

(1-1)

که در آن Ratings، مجموعه مرتبی مانند اعداد صحیح غیر­منفی یا مجموعه اعداد حقیقی در بازه­ای معین می­باشد.

در سیستم­های پیشنهاد­دهنده مقادیر u معمولاً فقط بر روی زیر مجموعه­ای از دامنه C×S تعریف­شده­است و نه بر تمام آن و قسمت های نامشخص این دامنه را باید با ­استفاده از داده­های موجود به­صورت تخمینی مشخص نمود. هدف نهایی سیستم­های توصیه­کننده با ارائه پیشنهاد اقلام با بالاترین امتیازات تخمینی به کاربران محقق می­شود به­طوریکه برای هر کاربر ، اقلام با حداکثر میزان سودمندی انتخاب و معرفی می­گردد[7].

تا به امروز روش­های پیشنهاد­دهی زیادی ارائه شده­است که این روش­ها و متدولوژی­ها در دسته­بندی­های زیر قرار می­گیرند[7,9,10]:

• مبتنی بر محتوا[4] : در این گروه از روش­ها، عمل پیشنهاد­دهی با استفاده از یافتن اقلامی انجام می­گیرد که بیشترین تشابه را با اقلامی داشته باشند که در­گذشته مورد­علاقه کاربر بوده­اند. به عبارت دیگر u(c,s)، سودمندی کالای s برای کاربر c، بر اساس کلیه مقادیر موجود u(c,s_i) هایی که s_iمشابه به s بوده و s_iجزء کالاهای مورد علاقه کاربر هستند،_­برآورد می­شود.

• فیلترسازی مشارکتی : در این گروه از روش­ها، عمل پیشنهاد­دهی با استفاده از یافتن اقلامی انجام می­گیرد که مورد علاقه کاربران با سلایق مشابه کاربر بوده­اند. کاربران با سلایق مشابه یعنی کاربرانی که اقلام یکسانی را امتیاز­دهی مشابه کرده باشند. به­عبارت دیگر u (c, s) بر اساس مقادیر موجودu(c_j,s) بدست می­آید که c_jکاربران مشابه با c می­باشند.

• مدل ترکیبی[5]: روش­هایی که دو روش مبتنی­بر­محتوا و فیلتر­سازی مشارکتی را ترکیب می­کنند و به این صورت از مزایای هر دو روش در جهت شناسایی و معرفی کالاها بهره می­گیرند.

در نگاهی دیگر روش­های پیشنهاد­دهی، اعم از مبتنی بر محتوا و فیلتر­سازی مشارکتی به دو دسته روش­های مبتنی بر حافظه[6]و مبتنی بر مدل[7] تقسیم می­شوند. در­مقایسه با الگوریتم­های مبتنی بر حافظه، الگوریتم­های مبتنی بر مدل، با استفاده از روش­های یادگیری ماشین[8] مدلی را با استفاده از مجموعه امتیازات موجود ایجاد کرده و از آن به­منظور پیشگویی امتیازات استفاده می­کنند[7,10,11].

1-2 موضوع تحقیق

1-3-2-1-انواع تکنیک داده کاوی. 5

1-4- بیان مسئله. 6

1-5- اهداف تحقیق.. 8

1-6- سوالات وفرضیات تحقیق.. 9

1-6-1- سوالات.. 9

1-6-2- فرضیات تحقیق.. 9

1-7- فصول پایان نامه. 9

فصل 2- پیشینه پژوهشی… 12

2-1- جمع بندی.. 24

فصل 3- مروری بر ادبیات تحقیق و مبانی نظری… 26

3-1- سیستم های اطلاعات بیمارستان.. 26

3-2- تعریف و مفهوم سیستم اطلاعات بیمارستانی.. 28

3-2-1– اهداف سیستم اطلاعات بیمارستانی.. 29

3-2-2- اهمیت و ضرورت راه اندازی سیستم اطلاعات بیمارستانی.. 30

3-2-3- مزایایی سیستم اطلاعات بیمارستانی.. 31

3-3- داده کاوی.. 32

3-4- مراحل داده کاوی.. 33

3-4-1- پیش پردازش داده ها 35

3-4-2- پاکسازی داده ها 35

3-4-3-یکپارچه سازی داده ها 36

3-4-4- تبدیل دادهها 36

3-4-5- تلخیص داده ها 37

3-5- وظایف داده کاوی.. 37

3-5-1- دسته بندی.. 38

3-5-2- تخمین.. 39

3-5-3- پیش بینی.. 39

3-5-4- گروه بندی شباهت یا قوانین وابستگی.. 40

3-5-5- خوشه بندی.. 40

3-5-6- نمایه سازی.. 41

3-6- كاربرد های داده كاوی.. 41

3-7- رویکردهای مسائل داده کاوی در پزشکی.. 42

3-8- مدلها و الگوریتمهای داده کاوی.. 43

3-8-1- شبکه های عصبی مصنوعی.. 43

3-8-1-1-ساختار شبکه عصبی… 44

3-8-1-2-معماری شبکه عصبی… 45

3-8-1-3-آموزش شبکه های عصبی مصنوعی… 46

3-8-1-4-انواع یادگیری در شبکه های عصبی مصنوعی… 47

3-8-2- درخت های انتخاب.. 47

3-8-3- Bagging & Boosting. 48

3-8-3-1-Bagging.. 55

3-8-1-1-Boosting.. 44

3-8-1-1-الگوریتم های Boosting.. 44

3-8-4- Adaptive Boosting(Adaboost) 50

3-8-5- رگرسیون بردار پشتیبان. 51

3-8-6- رگرسیون خطی.. 52

نرم افزارهای داده کاوی.. 54

55

.. 56

…. 58

. 58

.. 59

60

60

… 67

… 44

… 69

. 63

. 64

. 64

. 67

. 69

70

72

.. 72

.. 74

… 76

.. 76

.. 77

.. 83

.. 93

. 95

 

فهرست جداول

 

عنوان صفحه

جدول 2- 1تکنیک های مهم داده کاوی در بخش دارویی[21] 21

جدول 4- 1 ماتریس داده بصورت ماههای متوالی60

جدول 4- 2 ماتریس داده بصورت ماههای یکسان61

جدول 4- 3 ماتریس داده بصورت فصول متوالی2

جدول 5- 1 نتایج اعمال الگوریتم های معرفی شده بر روی داده های Cream Calamine 77

جدول 5- 2 نتایج اعمال الگوریتم های معرفی شده بر روی داده های Vialdioxin81

جدول 5- 3 نتایج اعمال الگوریتم های معرفی شده بر روی داده های Syrup Sulbutamol82

جدول 5- 4 نتایج اعمال الگوریتم های معرفی شده بر روی داده های Cream Calamine 82

جدول 5- 5 نتایج اعمال الگوریتم های معرفی شده بر روی داده های Vialdioxin 85

جدول 5- 6 نتایج اعمال الگوریتم های معرفی شده بر روی داده های Syrup Sulbutamol86

جدول 5- 7نتایج اعمال الگوریتم های معرفی شده بر روی داده های Cream Calamine 91

جدول 5 – 8 نتایج اعمال الگوریتم های معرفی شده بر روی داده های Syrup Sulbutamol 93

 

فهرست شکل ها و نمودارها

 

عنوان صفحه

شکل 2- 1 مدل پیش بینی با شبکه عصبی[4]12

شکل 2- 2 شبکه عصبی [14] BP 12

شکل 2- 3 مدل بهینه سازی خرید دارو[15]14

شکل 2- 4 مدل استخراج دانش [26] 16

شکل 2- 5 جریان عملیات در داروخانه[17] 17

شکل 2- 6 دسته بندی اهدا بکارگیری داده کاوی[15]19

شکل 2- 7 روند بکارگیری داده کاوی در پزشکی[20]20

شکل3- 1 مراحل داده کاوی[40]32

شکل3- 2 ساختار شبکه عصبی[47]43

شکل3- 3 مثالی از درخت تصمیم[41]55

شکل 3- 4 واسط کاربری سیستم اطلاعات بیمارستان55

شکل 4- 1 دیاگرام چاچوب تحقیق58

شکل4- 2 پارامترهای مورد استفاده در SVM64

شکل4- 3 گزارش تهیه شده با کریستال ریپورت70

شکل4- 4 خروجی گزارش تهیه شده با کریستال ریپورت71

شکل5- 1 میزان تقاضای واقعی و پیش بینی شده توسط الگوریتم AdaBoost.R78

شکل5- 2 میزان تقاضای واقعی و پیش بینی شده توسط الگوریتم LR78

شکل5- 3 میزان تقاضای واقعی و پیش بینی شده توسط الگوریتم BAGTREE79

شکل5- 4 میزان تقاضای واقعی و پیش بینی شده توسط الگوریتم LSSVR80

شکل5- 5 میزان تقاضای واقعی و پیش بینی شده توسط الگوریتم SVR80

شکل5- 6 میزان تقاضای واقعی و پیش بینی شده توسط الگوریتم BAGTREE83

شکل5- 7 میزان تقاضای واقعی و پیش بینی شده توسط الگوریتم LR83

شکل5- 8 میزان تقاضای واقعی و پیش بینی شده توسط الگوریتم SVR84

شکل 5- 9 میزان تقاضای واقعی و پیش بینی شده توسط الگوریتم AdaBoost.R84

شکل5- 10 میزان تقاضای واقعی و پیش بینی شده توسط الگوریتم SVR85

شکل 5- 11 میزان تقاضای واقعی و پیش بینی شده توسط الگوریتم AdaBoost.R86

شکل5- 12 میزان تقاضای واقعی و پیش بینی شده توسط الگوریتم LR87

شکل5- 13 میزان تقاضای واقعی و پیش بینی شده توسط الگوریتم SVR87

شکل5- 14 میزان تقاضای واقعی و پیش بینی شده توسط الگوریتم LSSVR88

شکل5- 15 میزان تقاضای واقعی و پیش بینی شده توسط الگوریتم AdaBoost.R89

شکل5- 16 میزان تقاضای واقعی و پیش بینی شده توسط الگوریتم NN90

شکل5- 17 میزان تقاضای واقعی و پیش بینی شده توسط الگوریتم LSSVR90

شکل5- 18 میزان تقاضای واقعی و پیش بینی شده توسط الگوریتم LSSVR92

شکل5- 19 میزان تقاضای واقعی و پیش بینی شده توسط الگوریتم BAGTREE93

شکل5- 20 میزان تقاضای واقعی و پیش بینی شده توسط الگوریتم LSSVR94

شکل5- 21 میزان تقاضای واقعی و پیش بینی شده توسط الگوریتم BAGTREE94

1-1- فناوری اطلاعات در بهداشت و درمان

در سال­های اخیر مراکز بهداشتی ودرمانی کشورمان به ویژه بیمارستانها درصدد مکانیزه کردن سیستم­های اطلاعاتی خود برآمده­اند. در ابتدا مقصود از چنین فعالیت­هایی کاهش هزینه­های ناشی ازکاغذ بازی­ موجود در سیستم­های دستی و اداری بوده است، اما اکنون به مرحله ای رسیده­ایم که بهبود کیفیت ارائه خدمات درمانی اهمیتی روزافزون می­یابد و در این راستا بکار­گیری سیستم های اطلاعات بیمارستان­ها بسیار مرسوم شده است.

بکارگیری سیستم اطلاعات بیمارستان علاوه بر مزایای فراوان از جمله کاهش زمان پذیرش، زمان ترخیص، زمان اخذ جواب­ها، زمان مراجعه به اطلاعات قبلی پرونده، بالا بردن میزان دقت در درج اطلاعات و درخواست­ها كه در حالت دستی می تواند ناخوانا باشد، همچنین می تواند موجب تسریع ارتباطات بین بخشی و در نهایت بالابردن میزان رضایت بیمار، ارائه خدمات بهتر، دریافت آمار و گزارشات روزانه و زمانی گردد. در نهایت بکارگیری سیستم های اطلاعات بیمارستان، حجم زیادی از داده های مرتبط با درمان را در دسترس قرار می دهد [1]. با استفاده از تکنیک های داده کاوی می توان از داده­های موجود در این سیستم­ها در جهت پشتیبانی از تصمیم و مدیریت و در نهایت پیشبرد اهداف اقتصادی و درمانی سود جست .[2] داده کاوی یکی از ده دانش در حال توسعه است و در سال های اخیر در دنیا گسترش فوق العاده سریعی داشته است. داده کاوی فرآیند کشف الگوها و روابط موجود بین داده ها در پایگاه داده های بزرگ است که با برخورداری از دامنه وسیع زیر زمینه های تخصصی با توصیف، تشریح، پیش بینی و کنترل پدیده های گوناگون پیرامون، امروزه کاربرد بسیار وسیع در حوزه های مختلفی ازجمله پزشکی و تجارت دارد [3].

1-2- داروخانه های بیمارستانی

افزایش هزینه های بیمارستانی در سال های اخیر و نیز اجرای طرح خودگردانی و اداره ی بیمارستان ها به وسیله ی درآمد اختصاصی آنها، بیمارستان ها را با مشکلات مالی جدی رو به رو ساخته است. داروخانه یکی از بخش­های مهم و درآمدزا در بیمارستان ها می باشد که می توان با بهبود خرید دارو و افزایش بهره وری آن، بنحوی به وضعیت اقتصادی بیمارستان ها کمک کرد. این حقیقت که مصرف دارو بر اساس شیوع بیمارها در فصول مختلف تغییر می کند و نیز در نظر گرفتن این نکته که برخی داروها برای درمان یک بیماری مکمل یکدیگرند، از جمله فاکتورهایی هستند که باید در خرید دارو درنظر گرفته شوند [4]. به عبارتی با توجه به بیماری­های بسیار متنوع، و تجویز داروهای مختلف برای آنها، میتوان بر اساس سابقه مصرف دارو، نیاز های دارویی در آینده را پیش بینی کرد در نتیجه، در صورت بکارگیری تکنیک­های داده کاوی بر روی اطلاعات موجود در سیستم اطلاعات بیماستان می توان خرید دارو را بر اساس پیش بینی صورت گرفته توسط داده کاوی بهینه کرد.

لذا بر آن شدیم تا با انجام این مطالعه به پیش بینی مصرف دارو، با استفاده از تکنیکهای داده کاوی، در داروخانه یک بیمارستان بزرگ به منظور افزایش بهره وری مالی آن بپردازیم.

1-3- داده کاوی

1-3-1- داده کاوی چیست؟

داده کاوی به بررسی و تجزیه و تحلیل مقادیر عظیمی از داده ها به منظور کشف الگوها و قوانین معنی دار اطلاق میشود.[5] کشف دانش و داده کاوی امروزه یک حوزه جدید میان رشته ای و در حال رشد است که حوزه های مختلفی همچون پایگاه داده، آمار، یادگیری ماشین و سایر زمینه های مرتبط را با هم تلفیق کرده تا اطلاعات و دانش ارزشمند نهفته در حجم بزرگی از دادهها را استخراج نماید و استفاده از آن در دو دهه اخیر تقریبا در جهان در همه سازمانها که با حجم عظیمی از داده در پایگاه داده خود مواجه هستند، رواج یافته است [6]. شناسایی مشکالت کاوش و یا برآورد وابستگی­ها از داده ها یا کلاً کاوش داده های جدید تنها قسمتی ازشیوه­های تجربی مورد استفاده دانشمندان، مهندسین و دیگر کسانی است که روش­های استانداردی را برای کسب نتایج داده ها به کار می برند. درتطبیق روش­های تجربی معمول با مسائل داده کاوی می­توان به مراحل بیان مسأله و فرموله کردن فرضیه، جمع آوری داده­ها، پیش پردازش داده­ها شامل آشکارسازی و حذف داده­های غیر عادی و مقیاس بندی،رمزگذاری و انتخاب، برآورد و ارزیابی مدل و در نهایت تفسیر مدل ورسیدن به نتایج اشاره نمود [7].

1-3-2- تكنیك های مختلف داده كاوی

تكنیك­های مختلف داده كاوی را می­توان بر اساس نوع عملیاتی كه انجام می­دهند به دو دسته « پیش بینی كننده » و « تشریح كننده » تقسیم كرد. تكنیك­های پیش بینی كننده با ساخت مدلی برای پایگاه داده، وظیفه پیش بینی موارد ناشناخته را بر عهده دارند. در حالی كه تكنیك­های تشریح كننده ، الگوهایی قابل فهم از داده ها را برای انسان كشف می كنند [8].در بین این الگوریتم­ها و مدل­ها، بهترین وجود ندارد و با توجه به داده­ها و کارایی مورد نظر باید مدل انتخاب گردد.

1-3-2-1-انواع تکنیک داده کاوی [9]

قواعد انجمنی [1]: قوانین انجمنی در دسته تکنیک های تشریح کننده قرار می گیرد و به پیدا كردن وابستگی­ها و همبستگی­های موجود در بین داده ها، یافتن الگوهایی كه غالبا در بین داده­ها وجود دارند و همچنین پیدا كردن یك سری ساختار سببی در بین آیتم­ها و اشیای موجود در پایگاه داده­های تعاملی و رابطه­ای اشاره كرد.

پیش بینی : دراین روش هدف، پیش بینی یک متغیر پیوسته می باشد. مانند پیش بینی نرخ ارز یا هزینه های درمانی. اینجا ﻣﻘـﺎﺩﻳﺮ ﻣﻤﻜـﻦ ﺑـﺮﺍﻱ ﻣﺘﻐﻴﺮﻫﺎﻱ ﻧﺎﻣﻌﻠﻮﻡ ﭘﻴﺶ ﺑﻴﻨﻲ ﻣﻲ ﺷﻮﻧﺪ. ﺩﺭ پیش­ بینی ﺍﺑﺘﺪﺍ ﺩﺍﺩﻩ ﻫﺎﻳﻲ ﻛﻪ ﺑﻪ ﻣﺘﻐﻴﺮ ﻧـﺎﻣﻌﻠﻮﻡ ﻣﺮﺑـﻮﻁ ﻫﺴﺘﻨﺪ ﺑﻮﺳﻴﻠﻪ ﻱ ﺑﺮﺧﻲ ﺗﺤﻠﻴﻞ ﻫﺎﻱ ﺁﻣﺎﺭﻱ ﭘﻴﺪﺍ ﻣﻲ ﺷﻮﻧﺪ. ﺳـﭙﺲ ﺍﺯ ﺑﺮﺧـﻲ ﺭﻭﺵ ﻫـﺎﻱ ﻫﻮﺷـﻤﻨﺪ ﻣﺎﻧﻨﺪ ﺷﺒﻜﻪ ﻫﺎﻱ ﻋﺼﺒﻲ ﻭ ﺍﻟﮕﻮﺭﻳﺘﻢ ﮊﻧﺘﻴﻚ ﺑﺮﺍﻱ ﺍﻧﺠﺎﻡ ﭘﻴش بینی ﺍﺳﺘﻔﺎﺩﻩ ﻣﻲ ﺷﻮﺩ.

رده بندی یا طبقه بندی[3] : فرآیندی برای پیدا کردن مدلی است که رده های موجود در داده ها را تعریف می نماید و متمایز می کند، با این هدف که بتوان از این مدل برای پیش بینی رده رکوردهایی که برچسب رده آنها (متغیر هدف) ناشناخته می باشد، استفاده نمود. در رده بندی بر خلاف پیش بینی، هدف پیش بینی مقدار یک متغیر گسسته است. روش های مورد استفاده در پیش بینی و رده بندی عموما یکسان هستند. و در دسته تکنیک های پیش بینی کننده قرار می گیرند.

خوشه بندی[4] : گروه بندی مجموعه ای از اعضاء، رکوردها یا اشیاء به نحوی که اعضای موجود در یک خوشه بیشترین شباهت را به یکدیگر و کمترین شباهت را به اعضای خوشه های دیگر داشته باشند.

در این پایان نامه جهت پیش بینی مصرف دارو از تکنیک های پیش بینی استفاده می شود و با بررسی الگوریتم­های مختلف این تکنیک تلاش می شود مدلی مناسب جهت پیش بینی مصرف دارو در داروخانه­های بیمارستان­های ایران معرفی گردد. همچنین از داده های واقعی بیمارستان پاستور شهر تاریخی بم که در پایگاه داده SQL SERVER سیستم اطلاعات بیمارستان با حجمی در حدود GB220 و در مدت 5 سال ذخیره شده­اند جهت استفاده در مدل ها و تکینیک های داده کاوی استفاده خواهد شد.

1-4- بیان مسئله

در حال حاضر بیمارستان های دولتی کشور ما از کمبود منابع مالی ونقدینگی بشدت رنج می برند. یکی از بخش های تاثیر گذار بر وضعیت مالی بیمارستان ها داروخانه می باشد که در صورت افزایش سود­آوری این بخش می توان به نحوی به وضعیت مالی بیمارستان ها کمک کرد

در ادامه به اختصار به گزیده هایی از اعتراف برخی از روسای بیمارستا­ن­های بزرگ کشور توجه کنیم:

• بیمارستان های دولتی در صورت عدم رسیدگی تعطیل خواهند شد .[10]

• در بیمارستان های دولتی معضل اصلی این است که هزینه و درآمد با هم انطباق ندارد[11].

• مشکلات بیمارستان به قدری زیاد است که معمولا پولی برای دارو باقی نمی ماند.[12]

مشکلات خرید و ویژگی­های دارو که با توجه به بررسی های انجام شده در داروخانه بیمارستان­ها می­توان به آنها شاره کرد.

• خرید و نگهداری دارو حساسیتی بالایی دارد.

1-7- تنظیم چراغ راهنمایی 9

1-8- ظرفیت ذخیره شبکه حمل ونقل 10

1-9- مدل سازی مسایل طراحی شبكه‏های حمل‏ونقل جادهای 11

1-10- محدوده پروژه 13

فصل 2- مرور بر ادبیات و پیشینه تحقیق 14

2-1- مرور مطالعات انجام شده در زمینه RNDP 15

2-2- مسایل طراحی تنظیمات سیگنال(SSDP) 21

2-2-1- رویکرد بهینه سازی موضعی 22

2-2-2- رویکرد بهینه سازی سراسری 22

2-3- مفهوم ظرفیت ذخیره سیستم 22

2-4- یک طرفه یا دوطرفه کردن معابر و مسایل مربوط 26

2-5- توسعه‏ و نوآوری‏پایان نامه 28

2-5-1- تركیب با تصمیمات RNDP 28

فصل 3-مدل ریاضیپیشنهادی و روش حل 32

3-1- تعریف مساله 33

3-1-1- ویژگی‏های كلی مساله 33

3-1-2- فرضیات مساله 33

3-1-3- ورودی‏های مساله 34

3-1-4- خروجی‏های مساله 34

3-1-5- تابع هدف مساله 34

3-2- مدل سازی مساله 35

3-3- مدل ریاضی 38

3-4- روش‏ حل توسعه داده شده 40

3-4-1- کلیات الگوریتم ژنتیک. 41

3-4-2- کلیات الگوریتم زنبور عسل 44

3-4-3- ویژگی مشترک الگوریتمها 45

3-4-4- الگوریتم ژنتیك تركیبی با شبیه‏سازی تبرید 47

3-4-5- الگوریتم زنبور عسل 54

3-4-6- بهینه سازی موضعی تنظیمات سیگنال 54

فصل 4- نتایج محاسباتی 57

4-1- مقدمه 58

4-2- مساله در اندازه کوچک. 60

4-2-1- نتایج برای مساله کوچک. 61

4-3- مساله در اندازه متوسط TX 62

4-3-1- نتایج برای مساله متوسط 63

4-4- مساله در سایز متوسط CG 65

4-4-1- نتایج برای اندازه متوسط CG 68

4-5- مساله در اندازه بزرگ 71

4-5-1- نتایج برای شبکه SF 75

4-6- بررسی قابلیت الگوریتم ها 78

فصل 5- نتیجه‏گیری و تحقیقات آتی 81

5-1- جمع‏بندی و نتیجه‏گیری 82

5-2- پیشنهادها برای کارهای آتی 82

فهرست مراجع 84

پیوست ها 88

الف- مساله تخصیص سفر 89

الف-1- توابع جریان ترافیك- زمان سفر 90

الف-2- تخصیص سفر تعادلی 91

ب- روش جستجوی بخش­بندی طلایی 97

ج- الگوریتم دایسترا 98

چکیده انگلیسی 100

فهرست شكل ها

شکل ‏1‑1- اجزای سیستم‏های حمل‏ونقل 6

شکل ‏1‑2- تصمیمات مورد مطالعه 9

شکل ‏3‑1- مدل سازی ریاضی یك معبر ]45[ 38

شکل ‏3‑2- یک نمودار گردشی برای الگوریتم ژنتیک. 43

شکل ‏3‑5- یك شبكه نمونه 49

شکل ‏3‑6- نمایش كروموزوم شبكه نمونه 49

شکل ‏3‑7- شماره‏دهی یال‏های شبكه نمونه برای گره محور 1 50

شکل ‏3‑8- چگونگی اجرای عملگر تقاطع 50

شکل ‏4‑1- شبکه کوچک ZY 60

شکل ‏4‑2- جهت­دهی بهینه شبکه ZY 61

شکل ‏4‑3- شبکه متوسط TX 62

شکل ‏4‑5- جهت­دهی بهینه شبکه متوسط TX 63

شکل ‏4‑7- شبکه متوسط CG 65

شکل ‏4‑8- جهت­دهی بهینه شبکه متوسط CG 68

شکل ‏4‑10- شبکه بزرگ SF 71

شکل ‏4‑12- جهت­دهی بهینه شبکه متوسط SF 75

شكل ‏0‑1- نمونه‏ای از یك نمودار تابع زمان سفر (]8[) 90

فهرست جداول

جدول ‏2‑1- خلاصه مطالعات انجام شده در زمینه MNDP…………………………………….. 26

جدول ‏2‑1-مقایسه مطالعات تركیبی در RNDP 36

جدول ‏4‑1- مسایل آزمایشی و مشخصات آنها 58

جدول ‏4‑2- مقادیر پارامترهای الگوریتم‏های HGA و BA 59

جدول ‏4‑3- ورودی های مساله ZY 60

جدول ‏4‑4- ورودی های مساله TX 62

جدول ‏4‑6- مقادیر خروجی شبکه TX 64

جدول ‏4‑8 – ورودی های مساله CG 66

جدول ‏4‑9- مقادیر خروجی شبکه CG 69

جدول ‏4‑11- ورودی های مساله SF 72

جدول ‏4‑13- مقادیر خروجی شبکه SF. 76

جدول ‏4‑15- خلاصه نتایج محاسباتی 78

جدول ‏4‑18- میزان بهبودظرفیت ذخیره مسایل آزمون 79

جدول ‏0‑1- تعدادی از توابع زمان سفر ]9[ 91

در این فصل به جایگاه مساله مورد مطالعه در ادبیات، محدوده شمول مساله، تعاریف و تقسیم­بندی­ها موجود در رابطه با مساله مورد مطالعه در این پایان نامه می پردازیم و چگونگی مدلسازی مساله را خلاصه تشریح می کنیم.

1-1- مقدمه

گسترش شهرنشینی در دهه­های اخیر موجب شده است كه شهرها و حومه­های آنها به عنوان مهمترین مراكز سكونت و فعالیت انسان معاصر مطرح شوند. افزایش مستمر جمعیت شهرنشین در بسیاری از كشورها به موضوع چالش برانگیزی برای مسئولان دولتی تبدیل شده است. چرا كه محدودیت­های موجود در سیستم­های حمل­ونقل شهری از جمله محدودیت زمین، ظرفیت معابر و مسایلی از این دست مانع از توسعه آنها همگام با رشد جمعیت و در نتیجه رشد تقاضاهای سفر می­شوند. تصمیمات برای سرمایه­گذاری و بهبود سیستم­های حمل­ونقل شهری باید با در نظر گرفتن مسایلی چون منابع مالی موجود، تاثیرات تصمیمات در بهبود ازدحام خودروها در معابر و مسایلی از این دست صورت گیرند.

در همین راستا، دسته­ای از مطالعات بهینه­سازی به طراحی و بهبود شبكه­­های حمل­ونقل شهری می­پردازد. شبكه­های حمل­ونقل شهری شامل زیرمجموعه­هایی چون شبكه معابر شهری و شبكه­های حمل­ونقل عمومی هستند كه تصمیمات طراحی در آنها را می­توان در قالب سلسله مراتبی از تصمیم­های بلندمدت، میان­مدت و كوتاه­مدت تقسیم­بندی کرد. تصمیمات بلندمدت بیشتر به توسعه زیرساخت­ها و توپولوژی شبكه­ها اختصاص دارند. ساخت معابر جدید، توسعه ظرفیت معابر موجود، طراحی مسیرهای عبور و مرور شبكه حمل­ونقل عمومی مثال­هایی از این تصمیمات هستند. تصمیمات میان­مدت به نحوه بهره­گیری از منابع فعلی می­پردازد، مانند جهت­دهی به معابر و تخصیص خطها در دو جهت معابر دوطرفه. نهایتاً تصمیمات كوتاه­مدتی چون تنظیم چراغ­های راهنمایی، تنظیم عملیات روزمره را شامل می­شوند.مسایل طراحی شبكه حمل­ونقل شهری، با رویكرد نظریه بازی­ها مدلسازی می­شوند. به جهت نوع مساله، دو گروه بازیگر وجود دارند. گروه اول مسئولان دولتی و تصمیم­گیران هستند كه نقش رهبر را ایفا می­كنند و گروه دوم كاربران شبكه هستند كه به تناسب تصمیمات اخذ شده برای شبكه توسط مسئولان، به انتخاب مسیر در شبكه می­پردازند كه نتیجه آن تغییر در الگوهای جریان­های ترافیكی در سطح معابر شهر است. این رویكرد مدل سازی منجر به توسعه مدل­های ریاضی دوسطحی برای این مسایل می­شود كه نا محدب هستند و حل آنها به طور ذاتی NP-سخت است.

1-4-3 فصل سوم : روش تحقیق………………………………………………….. 19

1-4-4 فصل چهارم : نتایج تحقیق………………………………………………. 19

1-4-5 فصل پنجم : نتیجه گیری و پیشنهادات………………………………… 19

فصل دوم: ادبیات موضوعیو پیشینه ی تحقیق………………………………………………………. 22

• مقدمه……………………………………………………………………………………… 23

• روش های مدل کردن ترافیک……………………………………………………….. 24

• تخمین ماتریس تقاضای مبدا-مقصد با استفاده از رویکرد آماری…………. 30

  • حداکثر احتمال……………………………………………………………… 30
  • حداقل مربعات عمومی………………………………………………….. 31
  • استنباط بیزین……………………………………………………………… 33

2-4 تعیین تعداد و محل شمارشگرهای ترافیکی………………………………………. 35

فصل سوم: ارائهمدل ریاضی……………………………………………………………………………… 45

• مقدمه……………………………………………………………………………………… 46

• تعریف مسئله……………………………………………………………………………. 46

• ارایه ی مدل ریاضی پیشنهادی………………………………………………………. 48

  • اندیس­ها…………………………………………………………………….. 48
  • پارامترها…………………………………………………………………….. 48
  • متغیرهای تصمیم­گیری…………………………………………………… 49
  • مدل ریاضی………………………………………………………………… 49
  • تحلیل مدل…………………………………………………………………. 50

فصل چهارم: محاسبات و یافته­های تحقیق………………………………………………………………52

• مقدمه……………………………………………………………………………………… 53

• مثال عددی……………………………………………………………………………….. 53

فصل پنجم: نتیجه­گیری و پیشنهادات آتی………………………………………………………………..56

• نتیجه­گیری……………………………………………………………………………….. 57

• پیشنهادات آتی………………………………………………………………………….. 58

منابع………………………………………………………………………………………………………………. 59

منابع فارسی………………………………………………………………………………………………… 59

منابع لاتین………………………………………………………………………………………………….. 59

 

 

 

فهرست جداول

عنوانصفحه

فصل چهارم

جدول (4-1) کمان های بهینه مثال عددی شبکه حمل و نقل…………………………………………… 53

 

جدول(4-2) مؤلفه های ماتریس تقاضای سفر اولیه………………………………………………………. 54

جدول (4-3) مؤلفه­های ماتریس تقاضای سفر تخمینی………………………………………………….. 54

 

فهرست شکل ها

عنوانصفحه

فصل اول

شکل(1-1)شبکه کوچک برای اثبات وجود ماتریس تقاضای سفر چندگانه……………………….. 17

فصل دوم

شکل(2-1)اهمیت جریان خالص و ناخالص با توجه به قانون 3 یانگ……………………………….. 38

شکل(2-2)نمودار میانگین اطلاعات زوج مبدا-مقصد w با توجه به احتمال سفر آن……………… 41

فصل سوم

شکل(3-1)مثال شبکه ساده برای بررسی مساله تکرار لینک …………………………………………… 50

فصل چهارم

شکل(4-1)شبکه حمل و نقل مورد بررسی………………………………………………………………… 53

 

فصل اول

کلیات تحقیق

 

 

1-1-ضرورت و اهداف برنامه­ریزی حمل­و­نقل شهری

رشد و توسعه­ی جوامع شهری، سبب افزایش نیاز این جوامع به خدمات همگانی و اجتماعی شده­است. انجام بسیاری از فعالیت­های اجتماعی و اقتصادی نیازمند تسهیلات حمل­ونقلی است. شهرها برای خدمات حمل­ونقل تا حدود زیادی به سیستم خیابان­های خود متکی هستند. این سیستم­ها برای جواب­گویی به تقاضای فزاینده­ی ترافیک اتومبیل­ها، ترافیک تجاری، حمل­ونقل عمومی، دسترسی به زمین­های اطراف و همچنین پارکینگ­ها، همیشه در حال تحمل بار اضافی هستند.

تسهیلات حمل­ونقل نیاز اساسی یک جامعه برای رشد و توسعه است. با توجه به سرمایه­ی عظیم لازم برای انواع پروژه­های شهری، نتایج عدم برنامه­ریزی مناسب از همیشه حادتر شده است. این موضوع، لزوم توجه به برنامه­ریزی صحیح در حیطه حمل­ونقل را مورد تأکید قرار می­دهد. عدم برنامه­ریزی صحیح بخش حمل­ونقل می­تواند خسارت­های زیادی را بر روی توسعه­ی شهر، منطقه و حتی یک کشور داشته­باشد. به­عنوان مثال در ترافیک شهری مشکلات عدیده و محسوسی وجود دارد که لزوم توجه به برنامه­ریزی حمل­ونقل را نمایان می­سازد؛ خیابان­های شلوغ، آلودگی هوای شهرها، تصادف­های ترافیکی و خسارت­های مالی و جانی حاصل از تصادف­ها، راه­بندان­ها، بهم خوردن نظم و آرامش مراکز مسکونی و درمانی، ایجاد استرس و فشار روحی، اشکال در دسترسی مناطق مختلف و . . .. همه­ی این موارد لزوم برنامه­ریزی حمل­ونقل را در سطح شهری و برون­شهری روشن می­سازد.

در مباحث مربوط به حمل­ونقل، منظور از برنامه­ریزی فرآیند یا فعالیتی است که طی آن اقدامات لازم احتمالی برای آینده جهت سوق دادن یک مجموعه یا سیستم حمل­ونقلی به سوی یک وضعیت دلخواه مورد بررسی قرار می­گیرد. وضعیت دلخواه یادشده می­تواند به یک­سری اهداف مثبت در آینده و یا پیشگیری از ایجاد مسائل و مشکلات در آینده را شامل گردد. این فرآیند در نهایت منجر به اتخاذ تصمیم و سپس انجام اقدامات مؤثر در راستای تحقق و حصول اهداف و وضعیت دلخواه می­گردد.

هدف از برنامه­ریزی سیستم­های حمل­ونقل، طراحی نزدیک به بهینه­ی مجموعه تسهیلات حمل­ونقل موجود و روش­های به­کارگیری آن­هاست. همچنین هدف دیگر برنامه­ریزی سیستم­های حمل­ونقل، به­کارگیری تسهیلات حمل­ونقل جدید در آینده است، به­گونه­ای که با توجه به تسهیلات حمل­ونقل موجود، اهداف مورد نظر به بهترین وجه ممکن ارضا گردند.

مهم­ترین موضوعی که در برنامه­ریزی حمل­ونقل وجود دارد، ارتباط آن با آینده و به عبارت دیگر آینده­نگری در آن است، زیرا یک فعالیت برنامه­ریزی مربوط به اقداماتی است که در زمان­های مختلف در آینده انجام خواهدگرفت و بین زمان انجام اقدام و زمانی که نتایج و تأثیرات آن احساس می­شود، ممکن است یک فاصله­ی زمانی نسبتاً طولانی وجود داشته باشد. این فاصله به عوامل زیادی از قبیل موضوع و مقادیر کمی و کیفی اقدام مورد نظر بستگی دارد.

فرآیند پیش­بینی سفر یکی از پرکاربردترین قسمت­های برنامه­ریزی حمل­ونقل است. این فرآیند مختص برنامه­ریزی حمل­ونقل شهری و برون­شهری بوده و به­کارگیری آن در برنامه­ریزی حمل­ونقل با توجه به اطلاعات مؤثر و آنالیز دقیق می­تواند به عنوان یک شاخص پیش­بینی برای توسعه­ی آینده به­کار گرفته­شود. فرآیند پیش­بینی سفر دارای یک ساختار عمومی است که بر اساس تجربه و آزمایش به­دست آمده­است، و درواقع ساختار کلی این مدل نتیجه­ی جربیات و مطالعات دهه­ی 60 میلادی بوده که در دهه­های بعد هم تغییر چندانی نکرده­است.

1-2-ضرورت آگاهی از تقاضای سفر برای برنامه­ریزی شهری

تحلیل و طراحی سیستم­های حمل­ونقل نیازمند تخمین تقاضای فعلی و پیش­بینی تقاضای آینده می­باشد. این تخمین­ها و پیش­بینی­ها می­تواند با استفاده از منابع اطلاعاتی و روند­های آماری به­دست­آیند. شرط برنامه­ریزی درست در حیطه­ی حمل­ونقل شهری چه در سطح استراتژیک و چه در سطح کارکردی آگاهی از تقاضای حمل­ونقل را می­طلبد. به­عبارت دیگر، برنامه­ریزی حمل­ونقل شهری بدون آگاهی از تقاضای سفر اگر ناممکن نباشد بسیار دور از ذهن است. اطلاعات مربوط به تقاضای سفر منطقه­ی مورد مطالعه، در ماتریسی تحت عنوان ماتریس تقاضای سفر مبدأ-مقصد ذخیره می­شود.برای داشتن تعریفی از این ماتریس می­توان گفت: ماتریسی که هریک از مؤلفه­های آن تعداد سفر از یک ناحیه­ی ترافیکی به ناحیه­ی دیگر برای هدف سفر خاص در یک دوره­ی زمانی مرجع (برای مثال ساعت پیک، متوسط روز و …) را نشان دهد، ماتریس تقاضای سفر و یا اصطلاحاً ماتریس تقاضای مبدأ-مقصد نامیده می­شود. این ماتریس را می­توان مهم­ترین ورودی برای مسائل برنامه­ریزی و طراحی سیستم­های حمل­ونقل دانست. اطلاعات تقاضای سفر مبدأ-مقصد، مهندسین ترافیک را در شناسایی تقاضای سفر روی تسهیلات موجود و یا آتی حمل­ونقل، کافی بودن پارکینگ­ها و ترمینال­ها، کافی بودن تسهیلات حمل­ونقل عمومی موجود، بهترین محل برای پل­ها و ترمینال­های جدید، اطلاعات مورد نیاز برای برنامه­ریزی، تعیین محل و طراحی سیستم خیابان­های جدید، سیستم بزرگراه­ها و آزادراه­ها، راه­های جدید و توسعه­ی آن­ها، اطلاعات لازم برای برنامه­ریزی، مکان­یابی و طراحی یا توسعه­ی سیستم­های حمل­ونقل عمومی، اولویت­های اجرائی و راه حل­های اقتصادی برای برنامه­های توسعه و . . . کمک می­نماید.

قبل از فرآیند پیش­بینی سفر ابتدا باید به منطقه­بندی و ناحیه­بندی محدوده­ی مورد مطالعه پرداخت:

• منطقه­بندی: از اولین گام­هایی که در انجام مطالعات سیستم­های حمل­ونقل و سرمایه­گذاری­هایی که اثرات اقتصادی، اجتماعی و زیست­محیطی عمده­ای را بر محیط اطراف خود می­گذارد، تعیین محدوده­ی جغرافیایی است که حوزه­ی نفوذ سیستم­ها و سرمایه­گذاری­های مالی را در بر می­گیرد. از نظر تئوری وسعت این منطقه نامحدود است، ولی در عمل می­توان محدوده­ای را برای اثرات مورد مطالعه شناسایی کرد که اثرات سرمایه­گذاری مورد نظر در خارج از آن قابل چشم­پوشی باشد. بزرگی این محدوده چنان است که عمده اثرات مورد بررسی را در بر داشته­باشد، و همچنین انجام مطالعه را از نظر صرف وقت و هزینه ممکن سازد.

• ناحیه­بندی: برای برنامه­ریزی حمل­ونقل باید اطلاعات اقتصادی، اجتماعی و حمل­ونقلی مربوط به نقاط مختلف تولید و جذب سفر در منطقه­ی مورد مطالعه تعیین گردد. ولی در عمل تعداد این نقاط تولید و جذب سفر در منطقه بسیار زیاد است، بنابراین با مشکلاتی در گردآوری و تحلیل اطلاعات مواجه خواهیم بود. برای رفع این مشکلات باید منطقه­ی مورد مطالعه را به تعدادی نواحی ترافیکی تقسیم­بندی نمود. سپس برای هر ناحیه می­بایست جمعیت، وضعیت اجتماعی، اقتصادی، تجهیزات وکاربری­ها و . . . به­دست آیند. برای مرزبندی ناحیه­ها رعایت ضوابطی ضروری است، که مهم­ترین آن­ها ذیلاً آورده­شده­است:

– هم­گونی: از آن­جایی که ناحیه­بندی نوعی گروه­بندی از واحدهای آماری است، از این­رو ناحیه­ها باید از نظر داخلی (درون­گروهی) هم­گون و از نظر خارجی (برون­گروهی) ناهمگون باشند.

– هم­وزنی در تولید و جذب سفر که باعث افزایش دقت در مدل­سازی می­شود.

– دسترسی آماری: ناحیه­ها باید چنان اختیار شوند که آمار و اطلاعات مستمر مانند جمعیت، اشتغال و دیگر اطلاعات مربوطه به سادگی قابل دسترس باشند.

– حجم محاسبات: تعداد ناحیه­ها باید چنان باشد که حجم محاسبات آن­ها امکان­پذیر و معقول باشد.

بعد از انجام گام­های منطقه­بندی و ناحیه­بندی می­توان به فرآیند پیش­بینی سفر پرداخت. به­طور کلی این فرآیند به صورت دنباله­ای از چهار مدل زیر مورد استفاده قرار می­گیرد [1] :

1- مدل تولید سفر (تصمیم برای انجام سفر به­منظور رسیدن به یک هدف مورد نظر)

2- مدل توزیع سفر (انتخاب مقاصد سفرهای تولید شده از هر ناحیه)

3- مدل انتخاب گونه­ی سفر (انتخاب وسیله­ی نقلیه برای انجام سفر)

4- مدل تخصیص سفر (انتخاب مسیر سفر)

در اولین مرحله، به برآورد تعداد سفرهای تولید شده در این نواحی پرداخته می­شود. در مرحله­ی بعد با استفاده از مدل­های توزیع سفر، سفرهای تولید شده در هر ناحیه به سایر نواحی توزیع می­شوند. اطلاعات این دو مرحله باعث ایجاد ماتریس تقاضای سفر مبدأ-مقصد می­گردد. در مرحله­ی سوم به کمک مدل­های انتخاب گونه­ی سفر، تقاضای سفر بین هر زوج مبدأ-مقصد به گونه­های مختلف سفر اختصاص می­یابند، و در نهایت در مرحله­ی آخر به کمک مدل­های تخصیص ترافیک، ماتریس تقاضای سفر به شبکه­ی حمل­ونقل اختصاص می­یابد و به تبع آن حجم جریان کمان­های شبکه­ی حمل­ونقل بدست می­آید.

در تحلیل مسائل حمل­ونقل شهری، مدل­های یاد شده در بالا نقش اساسی بازی می­کنند. اطلاعات مربوط به مدل­های تولید و توزیع سفر در ماتریس تقاضای مبدأ-مقصد نشان داده می­شود، که این اطلاعات به دو طریق مستقیم و غیرمستقیم قابل به­دست­آوردن می­باشند.

روش­های مستقیم گردآوری اطلاعات خود به سه گروه دسته­بندی می­گردند.

2-1-4. شیوه های استفاده از چندرسانه ای در آموزش 18

2-1-5 مفهوم شبیه سازی 18

2-1-6. انواع شبیه سازی 19

2-1-7. دلایل اهمیت شبیه‎سازی‎ 21

2-1-8. شبیه سازی های متکی بر کامپیوتر 22

2-1-9. نقش معلم در جریان شبیه سازی 23

2-1-10. ارتقاء خلاقیت و حل مسأله با استفاده از شبیه سازی های آموزشی 23

2-1-11. مبانی نظری به کارگیری شبیه سازی در آموزش 24

2-2. ساختن گرایی 29

2-2-1. مفهوم ساختن گرایی 29

2-2-2. شناخت گرایی 32

2-2-3. اصول و پیش فرض‎های ساختن گرایی و شناخت‎گرایی برایطراحی آموزشی34

2-2-4. بهره گیری از نظریه ساختن گرایی در طراحی چندرسانه ای.. 37

2-3. خلاقیت 43

2-3-1. مفهوم خلاقیت 43

2-3-2. ابعاد خلاقیت 43

2-3-3. روند تحولی خلاقیت در کودکان 45

2-4. پیشینه پژوهش 46

2-4-1. پژوهش های داخلی 46

2-4-2. پژوهش های خارجی 48

2-5. مدل مفهومی پژوهش… 52

2-6. جمع بندی فصل دوم 58

فصل سوم: روش شناسی پژوهش

3-1. نوع و روش انجام پژوهش 61

3-2. طرح پژوهش و شیوه اجرا 62

3-3. جامعه آماری 65

3-4. روش نمونه گیری و حجم نمونه 66

3-5. متغیرهای پژوهش 66

3-6. ابزار اندازه گیری پژوهش 66

3-7. روش تجزیه و تحلیل داده ها 68

فصل جهارم: تجزیه و تحلیل داده­ها

4-1. آمار توصیفی 70

4-2. آمار استنباطی 72

4-2-1. بررسی فرضیه اول پژوهش 72

4-2-2- بررسی فرضیه دوم پژوهش 73

4-2-3- بررسی فرضیه سوم پژوهش 74

4-2-4- بررسی فرضیه چهارم پژوهش… 75

فصل پنجم: بحث و تفسیر و جمع­بندی

5-1. خلاصه پژوهش 78

5-2. بحث و تفسیر فرضیه های پژوهش 80

5-3. نتیجه گیری 87

5-4. محدودیت ها 90

5-5. پیشنهادها 90

5-5-1. پیشنهادهای کاربردی 90

5-5-2. پیشنهادهای پژوهشی 91

منابع و مأخذ 92

پیوست ها 100

فهرست جداول

جدول 2– 1: مقایسه دیدگاه شناخت گرایی از دید ارتمر و نیوبای 36

جدول 2-2: نظریه های فرعی رویکرد شناخت گرایی از دید ارتمرد و نیوبای.. 37

جدول 2-3: نظریه پردازان مکتب روانشناسی یادگیری شناخت گرایی 37

جدول 3-1: دیاگرام طرح پیش آزمون- پس آزمون با گروه کنترل 61

جدول 1-4: توزیع فراوانی گروه آزمودنی های مورد مطالعه 70

جدول2-4: شاخص های توصیفی نمرات گروه آزمایش در چهار مقیاس خلاقیت در پیش آزمون و پس آزمون. 71

جدول3-4: شاخص های توصیفی نمرات گروه کنترل در چهار مقیاس خلاقیت در پیش آزمون و پس آزمون 71

جدول 4-4 : نتایج آزمون t مستقل بین نمرات مقیاس سیالی دانش آموزانی که در دو گروه آزمایش و کنترل در پیش آزمون و پس آزمون 72

جدول 4-5 : نتایج آزمون t مستقل بین نمرات مقیاس انعطاف پذیری دانش آموزانی که در دو گروه آزمایش و پژوهش در پیش آزمون و پس آزمون 73

جدول 4-6: نتایج آزمون t مستقل بین نمرات مقیاس بسط و گسترش دانش آموزانی که در دو گروه آزمایش و پژوهش در پیش آزمون و پس آزمون 74

جدول 4-7 : نتایج آزمون t مستقل بین نمرات مقیاس اصالت و ابتکار دانش آموزانی که در دو گروه آزمایش و پژوهش در پیش آزمون و پس آزمون 75

جدول 4-8: جمع بندی از نتایج پژوهش 76

 

 

فهرست اشکال

شکل 2-1: اقدام برای برنامه ریزی مداخلات مناسب بر اساس اصول نه گانه گانیه 39

شکل 2-2: مدل مفهومی پژوهش نظریه های توجیه کننده استفاده از شبیه سازی ها در آموزش 57

شکل 2-3: مدل مفهومی پژوهش بر اساس فرضیه های پژوهش 57

شکل 3-1: مراحل انجام پژوهش 62

فهرست پیوست­ها

طرح درس براساس روش ساختن گرایی 101

پرسشنامه سنجش خلاقیت تورنس 107

 

چکیده

هدف این پژوهش بررسی تأثیر به کارگیری روش شبیه سازی در محیط ساختن گرایی بر خلاقیت دانش آموزان در درس ریاضی متوسطه اول بود. در این پژوهش روش تحقیق از نوع شبه آزمایشی بود. جامعه آماری پژوهش6200 نفر از
دانش آموزان دختر متوسطه اول شهر اسلام آباد در سال تحصیلی 92-93 بودند. روش نمونه گیری، نمونه گیری گروه های در دسترس و تعداد نمونه نیز 40 نفر بودند که 20 نفر در گروه آزمایش و 20 نفر در گروه کنترل قرار داشتند. سپس برای گروه آزمایش برنامه مداخله ای آموزش به روش شبیه سازی در محیط ساختن گرایی اجرا گردید و گروه کنترل به شیوه سخنرانی آموزش دیدند. در این پژوهش جهت جمع آوری داده ها از پرسشنامه استاندارد خلاقیت تورنس استفاده شد. جهت تجزیه و تحلیل داده های به دست آمده از آزمون تی مستقل استفاده شد. نتایج این تحقیق نشان داد که بین گروه آزمایش و کنترل از نظر مؤلفه های خلاقیت ( سیالی، انعطاف پذیری، بسط و گسترش و اصالت و ابتکار) در سطح 05/0 تفاوت معنی داری وجود دارد .

کلید واژه ها:شبیه سازی، خلاقیت، ساختن گرایی.

1-1. مقدمه

امروزهشرایط آموزش در مدارس ما بر اساس نظریه های جدید یادگیری مهیا نیست ولی باید توجه داشت كه با علم به سطح آگاهی دانش آموزان ، انگیزه ها و شرایط جدید جامعه، تأكید روی روش های قدیمی تدریس و استفاده ی محض از روش های سنتی نیز مؤثر نیست. این سخن به معنای این است كه دانش آموزان امروزی را نمی توان با شیوه های قدیمی تدریس به صورت منفعل در كلاس نشاند و برای آنان مفاهیم ریاضی را تدریس كرد، تجربه و تحقیق نشان داده است كه یادگیری در این روش سطحی بوده و قابل اعتماد نیست. كتب ریاضی با این هدف فعالیت ها را در خود گنجانده اند، هدف اصلی فعالیت كشف مفهوم جدید توسط خود دانش آموزان است. بهترین شرایط ایجاد این موقعیت كار در گروه های كوچك دانش آموزی است البته فعالیت هایی كه جنبه خلاقیت دارند بهتر است به صورت فردی حل شوند.

هنگامی كه دانش آموزان مشغول حل فعالیت هستند با پاسخ به سؤالات هدایت شده باید با استفاده از دانسته های قدیم خود دانش جدید را تولید كرده و در حقیقت مفهوم جدید را به مفاهیم موجود در ذهن خود پیوند بزنند.و نكته ی مهم برای درگیر كردن و غرق كردن دانش آموز در علم ریاضی در كلاس درس و نشان دادن مساله كاربردی و حل آن به كمك تكنولوژی های جدید كارگاهی و روش های جدید حل مسأله است. روش های جدید تدریس با كمك گرفتن از مواد جدید آموزشی وictتوانسته است ریاضیات انتزاعی را به صورت ملموس در بیاورد و دانش آموز كنجكاو را غرق در كاربردها و ریاضیات كاربردی در آورد.

امروزه تحقق توسعه و جامعه مبتنی بر دانش بیش از هر مؤلفه ای وابسته به آموزش با كیفیت است. شواهد حاكی از آن است كه یكی از عوامل مؤثر در ارتقاء كیفیت فرایند یادگیری ، استفاده صحیح، مؤثر و كارآمد فناوری های آموزش است (ثمری و آتشک، 1388: 101). شناخت و كاربست فناوری آموزشی از آن روی اهمیت دارد كه از طریق تسهیل یادگیری دانش آموزان و هم چنین كارآمد و اثربخش نمودن فرایند یاددهی- یادگیری معلمان به بهبود كیفیت فرایند یادگیری می انجامد (همان).

استفاده از شبیه سازی های کامپیوتری برای بهبود تدریس کلاسی مربیان بسیاری را در حوزه های مطالعه و پژوهش علاقه مند کرده است هم چنان که کاربرد نرم افزارها پیچیده تر می شود معلمان فرصت های بیشتری برای مطالعه پیدا می کنند که دانش آموزان را واقع گرایانه تر می کند تا آن چه را که در آموزش یاد گرفته اند به کار ببرند. به دلیل استفاده از انیمیشن، صدا، و عناصر ویدئویی که می تواند به کاربر خاصی بازخورد دهد به عنوان ابزارهایی به مربیان داده شده است که می توانند به وسیله آن ها محیط های پیچیده ای ایجاد کنند که شرایط زندگی واقعی را همانندسازی می کنند. در نتیجه این موجب درگیری بیشتر شاگرد با محیط و هم چنین دریافت بازخورد به خود می شود که می تواند موجب اصلاح رفتار خود شود (زمانی، 1389: 1).

از آن جا که هدف فناوری آموزشی تسهیل یادگیری و بهبود عملکرد است در این راستا شبیه سازی های آموزشی می توانند به عنوان تکنیک و یا رسانه ای موجب تحقق این هدف شوند. کاربرد شبیه سازی در زمینه های مختلف در سال های اخیر رو به افزایش بوده است و یکی از مهم ترین کاربرد آن در زمینه آموزش و یادگیری بوده است. در این پژوهش سعی شده است تا میزان تأثیر آن در یادگیری ریاضی و مؤلفه های خلاقیت شامل سیالی، انعطاف پذیری، بسط و گسترش و اصالت و ابتکار بررسی شود.

1-2. بیان مسأله

در مدارس ما، نمره ریاضی، ملاک شناخت دانش آموزان ضعیف و قوی است و در پژوهش مولیس (2001) نتایج به دست آمده از شرکت کشور ایران در سومین مطالعه جهانی ( تیمز) ضعف دانش آموزان ما را در تجزیه و تحلیل مفاهیم ریاضی بر ملا ساخت. جمهوری اسلامی ایران از بین 41 کشور شرکت کننده در پایه دوم راهنمایی در درس ریاضیات، رتبه 37 و در پایه سوم راهنمایی، رتبه 38 را کسب کرد. هشتاد درصد آموخته های حاوی حقایق در مدت یک سال از یاد می روند. زیرا ای

ن اطلاعات به صورت مجزا تدریس می شوند و بدون این که دانش آموزان کاربرد مطالب آموخته شده را در زندگی واقعی درک کنند، چون اطلاعات حفظ می شوند و بعد از پشت سر گذاشتن آزمون نهایی فراموش می شوند (ترجمه: بهزاد، 1381، به نقل از رستگارپور و همکاران، 1388: 76).

با توجه به این مسأله مهم و اساسی برای رفع این مشکل می توان به استفاده از فناوری های نوین در یادگیری این درس اشاره نمود. استفاده از فناوری ها به فرد یادگیرنده این امكان را می دهد كه به جای واكنش های منفعلانه در فرایند یادگیری، ابتكار عمل را به دست گرفته، با انتخاب مواد آموزشی مناسب یادگیری هدفمند و معنادار داشته باشد. کدیور (1388) معتقد است: «محتواهای الكترونیكی این فرصت را برای فراگیران فراهم می كنند تا در مواردی مانند شركت در یادگیری، روش به كارگیری ابزار، زمان لازم برای یادگیری، میزان و سطح یادگیری، محل یادگیری و فرد یاددهنده تصمیم بگیرند و به این دلایل انگیزه بالایی برای یادگیری دارند.

در تأیید این مطلب می توان به پژوهش کلمنتس[3] (2000)، با عنوان «از تمرین ها و وظایف تا نقش پروژه ها و مسائل منحصر به فرد رایانه برای آموزش ریاضیات نوآورانه و ابتکاری»، به بررسی نقش محتوای الکترونیکی در ریاضیات پرداخته است، اشاره نمود. نتایج پژوهش وی نشان داد که فناوری های چندرسانه ای در ارائه بازخورد سریع، بالا بردن استقلال، اتصال کل به جزء، تأکید بر فهم مسأله با شبیه سازی های رایانه ای به دانش آموز در اندیشیدن به راه حل های گوناگون و پیداكردن بهترین راه حل كمك می كند. در خلال كار با رایانه، دانش آموز بر فرایند یادگیری خویش نظارت داشته، و با آگاهی از مهارت هایفراشناختیمی تواند مدیریت راهبردهای انگیزشی و شناختی را به دست گیرد و از منابع بیرونی (زمان، تعامل با دیگران و کمک طلبی) را برای رسیدن به اهداف آموزشی بهره مند شود (نیامی و لیونن[4]، 2010). خلاقیت در یادگیری، به فرد یادگیرنده فرصت تفکر و ارزیابی منطقی از کار و پیشرفت تحصیلی را می دهد و به وی در تصمیم گیری برای ادامه یادگیری کمک می کند و این مسأله در یادگیری های چندرسانه ای و برخط و الکترونیکی که حضور فیزیکی استاد کمتر یا اصلاً وجود ندارد، اهمیتی دو چندان دارد.

مطالعات دیگر نشان می دهند كه استفاده از فناوری های نوین در آموزش سنتی ، به افزایش اثربخشی یادگیری می انجامد: از جمله تغییرات ایجاد شده در آموزش های سنتی تلفیق شده با فناوری می توان از تغییر نگرش دانش آموزان، افزایش مشاركت و تعامل، و هم چنین بالا رفتن اعتماد به نفس دانش آموزان یاد کرد ( دامنز[5]، 2003).

نتایج پژوهش ذاکری (1380) نشان داد عملکرد دانش آموزانی که به وسیله نرم افزار آموزشی آموزش دیده اند، در مقایسه با دانش آموزانی که به شیوه سنتی آموزش دیده اند، در آزمون پیشرفت تحصیلی به طور قابل ملاحظه ای بهتر بوده است. با توجه به نقش فناوری های نوین در دنیای امروز که توانسته است، فرصت های بیشتری برای تعلیم و تربیت فراگیر محور ایجاد كند و تأكید را از آموزش معلم محوری به یادگیرنده محوری منتقل كند ، موضوع اصلی این است كه چگونه و با چه رویكردهایی می توان ضمن ایجاد یادگیری پایدار و مؤثر در دانش آموزان، آنان را به سوی یادگیری های خلاق كه در آن فعالیت فرد در تعامل با امكانات و ابزارهای تسهیل كننده تقویت و به پیشرفت تحصیلی مناسب و مطلوبی منتهی شود ، كشاند . از سویی، چگونه می توان از فناوری های نوین به شیو های مطلوب بهره گرفت؟ تلفیق فناوری جدید مانند شبیه سازی ها در محیط ساختن گرا یكی از رویكردهای جدید برای تحقق اهداف بالا در آموزش است.

از آنجا كه تلفیق فناوری های نوین آموزشی مانند شبیه سازی ها در برنامه درسی به امكانات گوناگونی نظیر سخت افزار، نرم افزار و نیروی انسانی ماهر و متخصص نیاز دارد، لذا پیش از تلفیق چندرسانه ای ها در برنامه درسی ، لازم است پژوهش های بیشتری درباره مزایا و معایب این رسانه ها در آموزش صورت گیرد. نتایج مطالعات تطبیقی دربارة برنامه درسی نظام های آموزشی كشورهای مختلف نشان می دهد كه دروس ریاضی به دلایل مختلف ، بهترین زمینه برای تلفیق فناوری محسوب می شوند: مهم ترین مسأله وجود نرم افزارهای وارداتی است ، زیرا در سایر رشته ها، به دلایل فرهنگی ورود نرم افزار از سایر كشورها (مشكل زبان، عدم تطابق برنامه درسی) امكان پذیر نیست، ولی در دروس ریاضی مشکلات فرهنگی کمتر است (زمانی[6]، 1996؛ زمانی، 2010؛ زمانی و قلی زاده، 2009؛ زمانی و همکاران، 1389). از سوی دیگر، درس ریاضی در دهه های كنونی اهمیت بسیاری پیدا كرده است ولی تحقیقات نشان داده است كه هم چنان دانش آموزان در تمام مقاطع تحصیلی از این درس گریزانند. از جمله مشكلات موجود كه سبب افت تحصیلی در این رشتة درسی شده، ضعف در دانش پایه ریاضی دوره های ابتدایی و راهنمایی، اضطراب و بی انگیزگی در یادگیری درس ریاضی، عدم آمادگی ذهنی و روانی و ناآگاهی از نقش و تأثیر درس ریاضی در موفقیت تحصیلی دانش آموزان است (علم الهدی، 1381).

با توجه به پیشینه پژوهش، هدف اصلی این پژوهش، بررسی تأثیر به کارگیری روش شبیه سازی در محیط ساختن گرایی بر خلاقیت دانش آموزان در درس ریاضی پایه متوسطه اول شهر اسلام آباد می باشد.

1-3. اهمیت و ضرورت پژوهش

مطالعه ی عوامل مؤثر بر پیشرفت تحصیلی و انگیزش در درس ریاضی، طی سه دهه ی اخیر بیش از پیش مورد توجه متخصصان تعلیم و تربیت قرار گرفته است . یافته های تحقیقات متعدد نشان داده است که پیشرفت تحصیلی در درس ریاضی نه تنها از ساختارهای دانش و فرایندهای پردازش اطلاعات تأثیر می پذیرد بلكه به عوامل انگیزشی از جمله باورها، نگرش ها، ارزش ها و اضطراب ها نیز مربوط می شود (بسانت،1995، به نقل از رضویه و همکاران، 1384: 10). توبیاس (1993) گزارش داده است که تاکنون میلیون ها نفر فرصت های تحصیلی و شغلی خود را به این سبب از دست داده اند که از ریاضی و کارکرد ضعیف خود در این زمینه هراس داشته اند. آنان در دوران مدرسه تجاربی منفی با یادگیری ریاضی داشته اند که خاطره آن در سال های بعدی زندگی نیز حفظ شده است (همان: 11).

برای نشان دادن اهمیت این پژوهش، می توان به نمونه هایی از پژوهش های انجام شده در مورد تأثیر استفاده از چندرسانه ای ها در آموزش بر خلاقیت و عملكرد تحصیلی اشاره کرد. انگرلید و ترسی بورن[9] (2002) در گزارش خود بیان می كنند كه بهره گیری از فناوری اطلاعات و ارتباطات بر پیشرفت تحصیلی دانش آموزان و بر خودكارآمدی آن ها، تأثیری مثبت دارد و سبب می شود كه دانش آموزان از مهارت های فراشناختی بهتر استفاده كنند (زارع زاده، 1386: 44). علاوه بر این، نتایج مطالعات زمانی، قصاب پور و جبل عاملی، (1389)؛ زمانی و همکاران، (1389) نشان می دهد كه كاربرد آموزش مبتنی بر رایانه در دانش آموزان احساس بهتری نسبت به موفقیت در مدرسه ایجاد می كند و دانش آموزانی كه در مدارس فناوری محور آموزش می بینند ، نسبت به دانش آموزان مدارس عادی از عزت نفس و اعتماد به نفس بیشتری برخوردارند و از نظر دبیران و مدیران، این نوع مدارس از پرستیژ و جایگاه اجتماعی بالاتری در جامعه و نزد والدین برخورداند.

در زمینه اهمیت استفاده از شیوه های نوین آموزشی در تدریس و یادگیری می توان به پژوهش های حوزه آموزش و پرورش اشاره کرد که آن چه مورد توجه قرار گرفته، كیفیت تدریس است (گیوین[10] و همكاران 2005؛ گود و بروفی، 1984، 1986 و 2000؛ کلارک، 2004) و در نتایج بسیاری از این پژوهش ها با بهبود كیفیت تدریس میزان پیشرفت تحصیلی دانش آموزان افزایش می یابد (اللهیاری، 1380 ؛ سامونز و همکاران،1995؛ عارفی، 1369؛ کاتون، 1995؛ کدخدا، 1385؛ کرامتی، 1370؛ کریمرز، 1994؛ کلامی، 1375 و والبرگ و هیرتل، 1992، به نقل از بیرمی پور، 1388: 51).

حال منظور ازکیفیت تدریسچیست؟ در اغلب این پژوهش ها متغیرهایی كه در زمینة كیفیت تدریس مورد بررسی قرار گرفته اند، عبارت اند از: فرصت های یادگیری، زمان آموزش و یادگیری، مدیریت كلاسی، جو كلاسی، آموزش، متناسب سازی تدریس، رویكردهای یاددهی- یادگیری، نظارت بر پیشرفت تحصیلی و فعالیت های یادگیری فراگیران در فرایند تدریس، معلم در این زمینه نقش مهمی را ایفا می کند. به عبارتی، این معلم است که باید با طراحی آموزشی مناسب خود و استفاده از ابزارهای مناسب آموزشی چون شبیه سازی ها، دانش آموزان را در جهت هدف تعیین شده هدایت کند.

با توجه به مطالب ارائه شده اهمیت پژوهش حاضر این است كه با توجه به عملكرد نسبتاً پایین دانش آموزان ایرانی در درس های ریاضی و علوم (تیمز) چگونه می توان عملكرد و خلاقیت دانش آموزان را در دوره های آتی ارتقاء بخشید؟

البته باید به این نکته اساسی در اهمیت پژوهش حاضر اشاره نمود که با وجود پیشرفت های واقعی که در آموزش ریاضی روی داده است، تغییرات بسیار اندکی در کلاس درس ریاضی اتفاق افتاده است. بیش از چندین دهه از حضور فناوری آموزشی در آموزش ریاضی می گذرد، اما هنوز جایگاه خود را نیافته است. این مسئله اهمیت توجه به كیفیت ، تدریس درس ریاضی را بیش از پیش آشكار می سازد.

هدف فناوری آموزشی تسهیل یادگیری و بهبود عملکرد آن است. در این راستا، شبیه سازی های آموزشی می توانند به عنوان تکنیک و یا رسانه ای موجب تحقق این هدف شوند، زیرا یکی از مهم ترین کاربرد آن ها در زمینه آموزش و یادگیری است.

شبیه سازی ها توانایی به تصویر کشیدن فرآیندهای مختلف طبیعی و انسانی در یک محیط مجازی برای یادگیرندگان را دارا می باشند. بنا بر پژوهش های روتن و همکاران (2011) آلنسو و همکاران ( 2011) اسلات و هربرت( 2008) « یک شبیه سازی کامپیوتری برنامه ای است شامل مدلی از یک سیستم ( طبیعی، مصنوعی؛ مانند تجهیزات) یا یک فرآیند». هم چنین، شبیه سازی ها اجازه می دهند تا هنگامی که داده های تجربی کم هستند و یا دست یابی به آن ها مشکل است، مدل های مختلفی را تجربه کرد. استفاده از شبیه سازی ها می تواند یادگیرندگان را در یادگیری تجربی و آزمایشی درگیر کند. که این می‎تواند فرصتی فراهم کند تا درباره ی روش های دانش و مهارت هایی که در حال استفاده از آن ها هستند، تفکر کنند. هم چنین، فرآیند شبیه سازی به کاربران اجازه می دهد تا تأثیر انتخاب هایشان را بدون پیامدهای فوری که تأثیر مستقیمی بر عمل واقعی داشته باشند مشاهده کنند ( نیلی احمدآبادی و همکاران، 1391: 13).

در برنامه های آموزشی جدید ، استفاده از روش های تدریس مبتنی بر ساختن گرایی و فرآیند حل مسئله و مهارت های تفکر نسبت به گذشته اهمیت بیشتری یافته است. بر اساس این دیدگاه، برنامه ریزان در محتوای برنامه درسی به طرح موقعیت های حل مسئله ای می پردازند. در این موقعیت ها دانش آموزان راهنمایی می شوند تا در مسیر حل مسئله، به دانش ها، مهارت ها و نگرش های تازه دست یابند (بدریان و همکاران، 1389: 56).

هم چنین در اجرای برنامه های درسی جدید ، از معلم خواسته می شود تا تدریس خود را به شیوه گروهی سازمان دهی کند، به نحوی که خود نیز به عنوان عضوی از گروه دانش آموزان درآید. در این روش ها بر تعامل میان معلم و دانش آموزان و دانش آموزان با یکدیگر بیش از حد تأکید می شود، زیرا تجربه نشان داده است که تعامل و تبادل تجربیات دانش آموزان با یکدیگر نقش عمده ای در یادگیری آنان دارد. افزون بر این، فعالیت های گروهی موجب توسعه مهارت های اجتماعی از قبیل احترام به حقوق دیگران، همکاری گروهی، حق و مسئولیت قائل شدن برای دیگران، مشارکت در تصمیم گیری های گروهی، سعه صدر و … در دانش آموزان می شود (پرویزیان، 1384: 67).

می توان گفت امروزه اهمیت مهارت‎ خلاقیت بر كسی پوشیده نیست. اهمیت آن به ویژه در دنیای مدام در حال تغییر امروز بیشتر هم شده است. فراگیران هر چقدر كه به مراحل بالاتر یادگیری از جمله آموزش عالی نزدیك تر می شوند باید مهارت های یادگیری و حل مسائل خود را به طور مستقل به دست بیاورند تا از وابستگی آن ها به استاد كاسته شود (بوکارتس، 1997، به نقل از: راستگو و همکاران، 1389: 4). مهارت خلاقیت افراد، با تمركز آن ها بر مسأله و خودارزیابی مرتبط است (هپنر، بومگاردنر و جکسون، 1985، همان). اگر مهارت خلاقیت یك فعالیت شناختی است، پس بهبود بخشیدن مهارت خلاقیت از طریق آموزش بایستی هدف ارزشمندی باشد (سیمنارا، 1996، همان) و برای رسیدن به این اهداف استفاده از فناوری های نوین می تواند مثمرثمر باشد چنان چه امروزه فناوری هایی مانند شبیه سازی ها توانایی ارتقاء مهارت‎هایی مانند خلاقیت و حل مسأله را دارا می باشند. با توجه به اهمیت وجود استانداردها در ابعاد مختلف نظام آموزشی، و استفاده از شبیه سازها در یادگیری کار قابل ملاحظه ای در ایران در این زمینه انجام نگرفته است و لذانتایج حاصل از این تحقیق می تواند دستاوردهای زیادی را به همراه داشته باشد.

اهمیت انجام پژوهش حاضر در این است که در بسیاری از موضوعات یادگیری در محیط های یادگیری چندرسانه ای، فرایندهای شناختی انسان نادیده گرفته شده است. لذا، یادگیری بهینه صورت نمی گیرد و طراحان محیط های یادگیری چندرسانه ای، باید اصولی را برای طراحی به کار گیرند که از تحمیل اضافه بار به یادگیرنده جلوگیری به عمل آورد و یادگیری او را تسهیل نماید. هم چنین از محدودیت های مطالعات انجام شده در گذشته این است که تمام آن ها به آموزش های چندرسانه ای در میزان یادگیری وانگیزش تحصیلیو … پرداخته بودند و پژوهشی که به بررسی شبیه سازها بر خلاقیت پرداخته باشد کار نشده است. بنابراین پزوهش حاضر به بررسی تأثیر شبیه سازها در محیط یادگیری شناخت گرایی بر خلاقیت دانش آموزان در درس ریاضی می پردازد.

1-4. اهداف پژوهش

1-4-1. هدف اصلی

تأثیر به کارگیری روش شبیه سازی در محیط ساختن گرایی بر خلاقیت دانش آموزان در درس ریاضی پایه اول متوسطه اول.

1-4-2. اهداف جزیی

1. تأثیر به کارگیری روش شبیه سازی در محیط ساختن گرایی بر میزان سیالی دانش آموزان در درس ریاضی پایه اول متوسطه اول.

1. تأثیر به کارگیری روش شبیه سازی در محیط ساختن گرایی بر میزان انعطاف پذیری دانش آموزان در درس ریاضی پایه اول متوسطه اول.

1. تأثیر به کارگیری روش شبیه سازی در محیط ساختن گرایی بر میزان بسط و گسترش دانش آموزان در درس ریاضی پایه اول متوسطه اول.

1. تأثیر به کارگیری روش شبیه سازی در محیط ساختن گرایی بر میزان اصالت و ابتکار دانش آموزان در درس ریاضی پایه اول متوسطه اول.

 

1-5. فرضیه های پژوهش

1-5-1. فرضیه اصلی

به کارگیری روش شبیه سازی در محیط ساختن گرایی بر خلاقیت دانش آموزان در درس ریاضی پایه اول متوسطه اول تأثیر دارد.

1-5-2. فرضیه های فرعی

1. به کارگیری روش شبیه سازی در محیط ساختن گرایی بر میزان سیالی دانش آموزان در درس ریاضی پایه اول متوسطه اول تأثیر دارد.

1. به کارگیری روش شبیه سازی در محیط ساختن گرایی بر میزان انعطاف پذیری دانش آموزان در درس ریاضی پایه اول متوسطه اول تأثیر دارد.