نقش هوش مصنوعی در تقویت مهارت حل مسئله دانش آموزان

پژوهش حاضر با هدف بررسی نقش هوش مصنوعی در تقویت مهارت حل مسئله دانش آموزان در مقطع متوسطه دوم شهر تهران انجام شد. این مطالعه از نوع شبه آزمایشی با طرح پیش آزمون-پس آزمون با گروه کنترل بود که در آن تاثیر استفاده از یک سامانه هوش مصنوعی آموزشی مبتنی بر راهبردهای شناختی و فراشناختی بر مهارت حل مسئله دانش آموزان در سه بعد درک مسئله، طراحی راهبرد و اجرا و ارزیابی راه حل، مورد آزمون قرار گرفت. جامعه آماری شامل کلیه دانش آموزان پسر پایه یازدهم رشته ریاضی-فیزیک مناطق ۲، ۶ و ۱۰ شهر تهران در سال تحصیلی ۱۴۰۴-۱۴۰۵ بود که با استفاده از روش نمونه گیری خوشه ای چندمرحله ای، تعداد ۲۰۰ دانش آموز (۴ کلاس ۵۰ نفری) به عنوان نمونه انتخاب شدند و به طور تصادفی در دو گروه آزمایش (۱۰۰ نفر) و کنترل (۱۰۰ نفر) جایدهی شدند. ابزار گردآوری داده ها شامل آزمون محقق ساخته حل مسئله ریاضی با ۲۰ سوال در سه سطح دشواری (آسان، متوسط، دشوار) بود که روایی محتوایی آن با استفاده از نظر ۱۰ نفر از متخصصان آموزش ریاضی و روانشناسی تربیتی تایید گردید و ضریب پایایی آن با روش بازآزمایی (به فاصله دو هفته) برابر با ۰.۸۶ به دست آمد. گروه آزمایش به مدت ۱۰ جلسه ۹۰ دقیقه ای (۲ جلسه در هفته) با سامانه هوش مصنوعی که بازخوردهای هوشمند، راهنمایی های گام به گام، پیشنهاد راهبردهای متنوع و تمرین های تطبیقی ارائه می داد، به حل مسئله پرداختند، در حالی که گروه کنترل با روش سنتی و بدون استفاده از هوش مصنوعی، تمرین های مشابه را حل کردند. یافته های حاصل از تحلیل کوواریانس چندمتغیره (MANCOVA) و تحلیل واریانس با اندازه گیری مکرر نشان داد که استفاده از هوش مصنوعی به طور معناداری مهارت حل مسئله دانش آموزان را در هر سه بعد بهبود بخشیده است و گروه آزمایش با میانگین ۱۷.۸ از ۲۰ در پس آزمون، به طور معناداری عملکرد بهتری نسبت به گروه کنترل با میانگین ۱۳.۲ داشت و این تفاوت با اندازه اثر بالایی (اتا=۰.۵۸) همراه بود. همچنین نتایج نشان داد که بیشترین تاثیر هوش مصنوعی بر بعد "طراحی راهبرد" با میانگین ۶.۱ از ۷ در گروه آزمایش (در مقایسه با ۴.۲ در گروه کنترل) بود و کمترین تاثیر بر بعد "اجرا و ارزیابی راه حل" با میانگین ۵.۴ از ۷ (در مقایسه با ۴.۳ در گروه کنترل) مشاهده شد نتایج تحلیل رگرسیون چندگانه نشان داد که متغیرهای جمعیت شناختی مانند سن، پایه تحصیلی و سطح تحصیلات والدین، تاثیر هوش مصنوعی بر حل مسئله را تعدیل نمی کنند، اما سطح سواد دیجیتال اولیه دانش آموزان به عنوان یک متغیر تعدیل گر معنادار عمل می کند و دانش آموزانی که سواد دیجیتال بالاتری داشتند، بهره ی بیشتری از سامانه هوش مصنوعی بردند و بهبود بیشتری در مهارت حل مسئله نشان دادند. همچنین تحلیل محتوای پاسخ های باز دانش آموزان نشان داد که استفاده از هوش مصنوعی، به ویژه در ارائه بازخوردهای فوری و شخصی سازی شده و همچنین پیشنهاد راهبردهای جایگزین، به افزایش اعتمادبه نفس، کاهش اضطراب ریاضی و افزایش انگیزه برای حل مسائل پیچیده منجر شده است.

کلیدواژه ها:

هوش مصنوعی ، مهارت حل مسئله ، آموزش ریاضی ، بازخورد هوشمند ، یادگیری تطبیقی