طراحی و اعتبارسنجی اکوسیستم آموزشی دوقلوی دیجیتال مبتنی بر مدل های زبانی بزرگ (LLMS: همگرایی شبیه سازی کوانتومی ترمودینامیکی نانوکامپوزیت های هوشمند دارورسانی و آینده پژوهی در آموزش علوم پایه

تغییر پارادایم های نظام های آموزشی در عصر انقلاب صنعتی پنجم مستلزم عبور از متدولوژی های سنتی و گذار به سوی همگرایی فناوری های هوش مصنوعی مولد و شبیه سازی های محاسباتی در مرز دانش است. پژوهش حاضر با هدف طراحی اعتبارسنجی و سنجش دستاوردهای شناختی یک اکوسیستم آموزشی نوین مبتنی بر مفهوم دوقلوی دیجیتال (Digital Twin) یکپارچه شده با مدل های زبانی بزرگ (LLMS) انجام پذیرفت. این پلتفرم به منظور تسهیل فرآیند یاددهی-یادگیری مفاهیم به شدت انتزاعی علوم پایه با تمرکز ویژه بر مکانیسم های چندرشته ای کوانتومی، ترمودینامیکی و هیدرودینامیکی در طراحی نانوکامپوزیت های هوشمند دارورسانی توسعه یافت. روش پژوهش از نوع آمیخته (کمی-کیفی) با طرح شبه تجربی از نوع پیش آزمون-پس آزمون همراه با گروه کنترل بود. جامعه آماری پژوهش را ۱۶۰ نفر از دانش آموزان پایه دوازدهم در سال تحصیلی ۱۴۰۴-۱۴۰۵ تشکیل دادند که با روش نمونه گیری تصادفی خوشه ای چندمرحله ای در دو گروه آزمایش مداخله مبتنی بر دوقلوی دیجیتال و کنترل آموزش سنتی (ایستا) جای دهی شدند. معماری اکوسیستم طراحی شده با تکیه بر زیبایی شناسی علمی روشن و مدرن به منظور کاهش بار شناختی بیرونی شکل گرفت و از طریق واسط های برنامه نویسی (APIs)، موتور استنتاج مدل زبانی بزرگ را به شبیه سازهای عددی متصل نمود. این ساختار امکان تحلیل پویای پدیده هایی نظیر تحدید کوانتومی، سینتیک رهایش دارو و ترابرد سیالاتی نانو حامل ها را برای یادگیرنده فراهم آورد. داده های استخراج شده از ابزار سنجش استاندارد با پایایی تایید شده (۰.۸۹ = α)، با استفاده از آزمون تحلیل کوواریانس تک متغیره (ANCOVA) مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که مداخله آموزشی در گروه آزمایش منجر به ارتقای معنادار و چشمگیر ظرفیت پردازش شناختی یادگیرندگان در سطوح عالی طبقه بندی بلوم نسبت به گروه کنترل گردیده است (۰.۰۰۱ > p). یافته های این پژوهش ضمن تایید اثربخشی یکپارچه سازی ابزارهای هوش مصنوعی با شبیه سازهای محاسباتی، آینده افق های نوینی را برای سیاست گذاری های کلان و آینده پژوهی در معماری یادگیری دیجیتال نظام آموزش علوم کشور ترسیم می نماید.

کلیدواژه ها:

دوقلوی دیجیتال ، مدل های زبانی بزرگ (LLMs) ، نانوکامپوزیت ، دارورسانی ، دینامیک سیالات محاسباتی ، آینده پژوهی ، آموزش علوم ، بار شناختی