فصل: 6 ابزار برای فکر: مفهوم یک سیستم پشتیبانی
برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد این کتاب ، خرید آن به صورت چاپی ، یا بارگیری آن به عنوان PDF رایگان ، به nap. edu/10766 مراجعه کنید.
استناد پیشنهادی: "6 ابزار برای اندیشه: مفهوم یک سیستم پشتیبانی."شورای تحقیقات ملی. 2006. یادگیری تفکر فضایی. واشنگتن ، دی سی: مطبوعات آکادمی ملی. doi: 10. 17226/11019.
6 ابزار برای فکر: مفهوم یک سیستم پشتیبانی
6. 1 مقدمه
یک سیستم پشتیبانی ابزارها و فناوری هایی را برای استفاده از قدرت ظرفیت انسان برای تفکر و حل مشکلات فراهم می کند (شکل 6. 1). با این کار ، یک سیستم پشتیبانی ظرفیت های ذهنی منتخب را شامل می شود که شامل حافظه ، محاسبه ، تجزیه و تحلیل ، تجسم ، بازنمایی ، استدلال و ارزیابی می شود. سطح فناوری می تواند از ابزارهای ساده مداد و کاغذی گرفته تا سیستم های محاسبات دیجیتالی با کارایی بالا با اسکنرها ، چاپگرها ، صفحه های مسطح ، رابط های صوتی و ژست و سیستم های طرح ریزی متغیر باشد. در متن K-12 ، یک سیستم پشتیبانی شامل چندین عنصر است: مواد و فناوری ، تدارکات ، معلمان و برنامه های درسی.
این فصل شامل نه بخش است. بخش 6. 2 ، با استفاده از دو مثال دقیق ، دو نقش یک سیستم پشتیبانی را تعیین می کند و تأکید می کند که نقش آن به عنوان یک پشتیبانی است ، نه به عنوان جایگزینی برای اندیشه انسان. بخش 6. 3 ، پنج کارکرد اصلی یک سیستم پشتیبانی را به طور کلی مشخص می کند. بخش 6. 4 مشکلات اساسی در طراحی یک سیستم پشتیبانی پیشرفته با تکنولوژی بالا را مشخص می کند. بخش 6. 6 از این پایگاه ، پرونده را برای یک سیستم پشتیبانی برای تفکر مکانی ایجاد می کند ، و بخش 6. 7 الزامات برای طراحی یک سیستم پشتیبانی برای تفکر مکانی را تعیین می کند. بخش 6. 8 نیاز به مجموعه ای از ابزارها ، هم فناوری پیشرفته و هم با فناوری پایین ، برای پشتیبانی از تفکر مکانی در متن K-12 را نشان می دهد. بخش 6. 9 پنج مؤلفه در هم تنیده را برای اجرای یک سیستم پشتیبانی در متن K-12 مشخص می کند.
6. 2 ماهیت یک سیستم پشتیبانی
کلید یک سیستم پشتیبانی، فناوری نیست. این به بهترین وجه با نگاه کردن به یک وظیفه فضایی انسان همه جا حاضر، ناوبری، و ترسیم تضاد بین دو مطالعه موردی نشان داده می شود. مورد اول (جعبه 6. 1) شرحی از مهارت ناوبری مشهور اکنون جزیره نشینان پولواتان در جنوب اقیانوس آرام است. مورد دوم (جعبه 6. 2) تجزیه و تحلیلی از سیستم های ناوبری وسایل نقلیه معمولی است که در اتومبیل ها در ایالات متحده موجود است.
استناد پیشنهادی: "6 ابزار برای اندیشه: مفهوم یک سیستم پشتیبانی."شورای تحقیقات ملی. 2006. یادگیری تفکر فضایی. واشنگتن ، دی سی: مطبوعات آکادمی ملی. doi: 10. 17226/11019.
شکل 6. 1 استفاده از ماشین حساب برای حل یک مسئله ریاضی. منبع: http://pics. tech4learning. com/details. php? img=calculator1. jpg. با مجوز Tech4Learning، Inc.
شباهت‌های بین مسافرین Puluwatan و رانندگان اتومبیل قابل توجه است: ناوبری تابعی از ساختارهای دانش و پایگاه‌های اطلاعاتی است که قوانین و اکتشافاتی برای انتخاب و دنبال کردن مسیرها تحت شرایط محیطی مختلف به کار می‌رود. تفاوت ها به همان اندازه قابل توجه است: در یک مورد، بیشتر کار توسط یک ناوبر ماهر "در سر" انجام می شود، در حالی که در مورد دیگر یک کامپیوتر و یک واحد GPS بیشتر کار را انجام می دهند. پشتیبانی های فناوری در یک مورد حداقل و در مورد دیگر گسترده است. اما در هر دو مورد، این ذهن ناوبر یا راننده است که موفقیت عملیات را تعیین می کند. ناوبرها و رانندگان یاد گرفته اند که چگونه در یک محیط دائماً در حال تغییر و تا حدودی غیرقابل پیش بینی حرکت کنند. Puluwatans مقادیر عظیمی از اطلاعات بسیار خاص در خشکی (از مدل‌ها و طرح‌هایی که روی شن کشیده شده‌اند) آموخته‌اند و مهارتهای خود را در دریا تمرین کرده‌اند و به آنها تسلط پیدا کرده‌اند. رانندگان کار با سیستم ناوبری را از دفترچه راهنمای ارائه شده یاد گرفته اند و سپس در بزرگراه به تمرین و تسلط بر مهارت های خود پرداخته اند. این نیروی انسانی است که فکر کند بسیار مهم است: تا جایی که ساختارهای دانش و صفحه نمایش عملکردی (یعنی کاربر پسند و قابل اعتماد) باشند، سیستم ناوبری داخل خودرو (IVNS) کار می کند. به این ترتیب، سیستم‌های پشتیبانی، حل مشکلات انسانی را تقویت می‌کنند و از آنها استفاده می‌کنند.
سیستم های پشتیبانی دو نقش اصلی ، یک عملی و یک مفهومی دارند. اول ، آنها به ما این امکان را می دهند که در زمینه های مختلف از زندگی روزمره گرفته تا مشاغل در تمام حوزه های دانش ، کارها را با کارآمدتر و مؤثرتر انجام دهیم: سیستم های پشتیبانی ابزاری برای اندیشه و برای یادگیری مادام العمر هستند. دوم ، آنها می توانند روند آموزش را به روش های اساسی برای دانش آموزان و معلمان تغییر دهند. در مورد تفکر مکانی ، دانش آموزان می توانند یاد بگیرند که فرآیندهای تفکر اساسی را درک و استفاده کنند و می توانند یاد بگیرند که زمینه های محتوا را درک کنند که مفاهیم و داده ها از طریق استفاده از تفکر مکانی قابل دسترسی تر هستند. از دیدگاه معلم ،
استناد پیشنهادی: "6 ابزار برای اندیشه: مفهوم یک سیستم پشتیبانی."شورای تحقیقات ملی. 2006. یادگیری تفکر فضایی. واشنگتن ، دی سی: مطبوعات آکادمی ملی. doi: 10. 17226/11019.
جعبه 6. 1 ناوبری اقیانوس در میکرونزی
یکی از کلاسیک های علوم اجتماعی ، توماس گلادوین (1970) شرق پرنده ای بزرگ است. زیرنویس ، ناوبری و منطق در مورد Atoll Puluwat ، فشار این کار را به خود جلب می کند. این تفکر مکانی در خالص ترین و شاید قابل توجه ترین شکل است. فرهنگ این گروه از جزایر میکرونزی ، ناوبری اقیانوس را در قایق های بیرونی ارزیابی می کند (شکل 6. 2). سفرها بیش از صدها مایل و روزها انجام می شود ، اما آنها از هیچ یک از تجهیزات ناوبری که برای فرهنگ غربی مشترک است استفاده نمی کنند. حداقل در شکل کلاسیک این روش زندگی ، هیچ نقشه ، قطب نما ، Sextants یا GPS وجود ندارد.
این سفرها توسط ناوگان های بسیار آموزش دیده و ماهر هدایت می شوند که به یک سیستم دانش و غنی ، پیچیده ، کارآمد و غیر غربی در سازمان و اصل تسلط یافته اند. کامل است ، به این ترتیب که هر وضعیت قابل تصور در دریا به حساب می آید. این استراتژیک است که بر روی اطلاعات گسترده ای از اطلاعات دقیق ساخته شده و از یک سری اکتشافی استفاده می کند. خاص ، متناسب با محیط زیست در
شکل 6. 2 یک قایق رانی Puluwatan. منبع: قلمرو اعتماد اقیانوس آرام جزایر اقیانوس آرام. چاپ مجوز با اجازه بایگانی قلمرو اعتماد ، مجموعه اقیانوس آرام ، کتابخانه دانشگاه هاوایی.
استناد پیشنهادی: "6 ابزار برای اندیشه: مفهوم یک سیستم پشتیبانی."شورای تحقیقات ملی. 2006. یادگیری تفکر فضایی. واشنگتن ، دی سی: مطبوعات آکادمی ملی. doi: 10. 17226/11019.
محل فوریاین آموزش سالها طول می کشد و دستورالعمل های مربوط به زمین را به کارآموزی در دریا پیوند می دهد. قسمت روی زمین از نمودارها استفاده می کند ، که در ماسه با پوسته ها به عنوان نمادها و نمودارهای Mattang یا Stick کشیده شده است و الگوهای معمولی امواج و جریان ها را به تصویر می کشد (شکل 6. 3).
هسته اصلی سیستم دانش پیچیده و بسیار مفصلی از محیط فیزیکی است: ستاره ها و حضور فصلی آنها در افزایش و تنظیم موقعیت ها. ابرها و رنگ آب و روابط آنها با زمین ؛و پرندگان و مسافت های علوفه معمولی آنها از زمین. فرآیند ناوبری دوره های ستاره ، توالی ستاره های در حال افزایش و تنظیم ستاره ها را با یک سیستم حساب مرده پیوند می دهد. قایق رانی ها توسط "شکل آسمان" هدایت می شوند زیرا مربوط به تقلب قایق رانی است. سیستم حسابداری مرده بستگی به ادغام مداوم و به روزرسانی انبوهی از اطلاعات دارد ، که خود یک شاهکار قابل توجه از تفکر مکانی است.
دوره های ستاره لیست هایی از مسیرهای قایقرانی بین جزایر به یادگار مانده است ، لیستی که باید در زمان های مختلف سال ، موقعیت های ظهور و تنظیم ستاره ها را در خود جای دهد. از آنجا که هیچ مجموعه ای از پدیده ها برای هدایت قایق رانی در هر شرایطی کافی نیست ، سیستم به روشهای پشتیبان متکی است که در سهولت استفاده و دقت و قابلیت اطمینان آنها متفاوت است. برای افراد بدون ساعت یا قطب نما ، قایقرانی با استفاده از موقعیت مداوم در حال تغییر خورشید بسیار کمتر از آن است که دنبال یک دنباله از ستاره ها باشد ، هر کدام برای مدت زمان کوتاهی.
شکل 6. 3 نمودار چوب Mattang. منبع: http://www. janesoceania. com/micronesian_stick_chart/. چاپ مجدد با اجازه دکتر جین Resture.
استناد پیشنهادی: "6 ابزار برای اندیشه: مفهوم یک سیستم پشتیبانی."شورای تحقیقات ملی. 2006. یادگیری تفکر فضایی. واشنگتن ، دی سی: مطبوعات آکادمی ملی. doi: 10. 17226/11019.
هیچ چیز قدرت تفکر مکانی را بهتر از یک مؤلفه سیستم حساب مرده ، معروف به Etak ، به دست نمی آورد. گلادوین (1970 ، ص 181) اتاک را به عنوان انتزاع توصیف می کند:
… از یک نظم نسبتاً بالا. مفهوم در ایتاک یک جزیره خاص اما نامرئی که در زیر ستاره های ناوبری اغلب نامرئی حرکت می کند ، نه تنها انتزاع است. همچنین این یک ساختار منطقی به طور هدفمند با استفاده از آن است که ورودی های داده (نرخ و زمان) را می توان پردازش کرد تا یک خروجی مفید ، نسبت سفر تکمیل شده را انجام دهد.
در حالی که این توضیحات تحلیلی و قاب برای تحقق درک فنی ما از فرآیندهای شناختی است ، ماهیت قابل توجه Etak به بهترین وجه توسط این قسمت ها از کتاب گلادوین ضبط می شود:
خود را روی یک قایق رانی Puluwat در شب تصویر کنید ... در هر دو طرف آب قایق رانی گذشته ، خطی از تلاطم و حباب در یک بیدار شدن و ناپدید شدن در تاریکی. بالای سر ستاره ها وجود دارد ، غیر منقول ، تغییر ناپذیر. آنها در مسیرهای خود در سراسر و خارج از آسمان می چرخند اما همواره دوباره در همان مکان ها ظاهر می شوند. شما ممکن است روزها در قایق رانی سفر کنید اما ستاره ها از بین نمی روند و موقعیت های خود را جدا از مسیرهای شبانه خود از افق به افق تغییر می دهند. ساعت ها می گذرد ، مایل از آب گذشته است. با این حال ، قایق رانی هنوز در زیر است و ستاره ها هنوز بالاتر هستند. با این حال ، جزیره ای که شما از آنجا خارج شده اید ، دورتر و دورتر از آن سقوط می کند ، در حالی که یکی از آن ها که به سمت آن می روید امیدوارم نزدیکتر شود. شما نمی توانید هیچ یک از آنها را ببینید ، اما می دانید که این اتفاق می افتد. شما همچنین می دانید که جزایر در هر دو طرف شما وجود دارد ، برخی در نزدیکی ، برخی دور ، برخی جلوتر ، برخی پشت. مواردی که در پیش رو هستند ، در موعد مقرر عقب می روند. همه چیز از کنار قایق رانی کوچک عبور می کند - همه چیز به جز ستاره ها در شب و خورشید در روز.(گلادوین ، 1970 ، ص 182)
بنابراین ، قایق رانی و آسمان در رابطه با یکدیگر ثابت می شوند: جهان به نظر می رسد که در حال حرکت یا جاری شدن گذشته از قایق رانی است. برای ردیابی موقعیت قایق رانی در این دنیای در حال حرکت ، به یک جزیره ایتاک نیاز دارد (شکل 6. 4).
شکل 6. 4 بازنمایی روش Etak ، سیستمی برای ردیابی موقعیت در دریا. منبع: Rainbird ، 2004 ، ص. 54. چاپ مجوز با اجازه انتشارات دانشگاه کمبریج.
استناد پیشنهادی: "6 ابزار برای اندیشه: مفهوم یک سیستم پشتیبانی."شورای تحقیقات ملی. 2006. یادگیری تفکر فضایی. واشنگتن ، دی سی: مطبوعات آکادمی ملی. doi: 10. 17226/11019.
گذر جزایر از زیر ستارگان است که برای اتک، محاسبه مسافت طی شده در سفر استفاده می شود. به طور خاص، یک جزیره برای هر مسیر دریایی انتخاب می شود و در طول هر سفر به عنوان مرجع استفاده می شود. در حالت ایده‌آل، این جزیره پنجاه یا چند مایل به یک طرف خط سفر و تقریباً مقابل نقطه میانی مسیر دریایی که بین جزایر مبدا و مقصد امتداد دارد، فاصله دارد. یاتاقان های ستاره ای جزیره مرجع از هر دو نقطه شروع و پایان سفر مشخص است، زیرا در موقعیتی دیگر جزیره مرجع ممکن است به مقصد تبدیل شود. در این بین موقعیت های ستاره ناوبری دیگری وجود دارد که جزیره مرجع در حالی که به سمت عقب حرکت می کند از زیر آنها عبور می کند. عبور آن از زیر هر یک از این ستارگان، پایان یک اتک و آغاز دیگری را نشان می دهد. بنابراین تعداد موقعیت‌های ستاره‌ای که بین یاتاقان جزیره مرجع از جزیره مبدأ و باربری آن از جزیره مقصد دیده می‌شود، تعداد اتک را تعیین می‌کند که در اینجا می‌توان آنها را بخش‌هایی نامید که در آن سفر انجام می‌شود. از نظر مفهومی تقسیم شده است. هنگامی که دریانورد در چشم خود تصور می کند که جزیره مرجع از زیر یک ستاره خاص عبور می کند، متوجه می شود که تعداد معینی از بخش ها تکمیل شده است و بنابراین نسبت مشخصی از سفر انجام شده است.(گلادوین، 1970، ص 184)
این ساختار ذهنی سرعت و مسافت را ادغام می کند:
در مجموع، سهم etak در تولید اطلاعات اولیه جدید نیست، بلکه ارائه چارچوبی است که دانش ناوبر از سرعت، زمان، جغرافیا و نجوم را می‌توان در آن ادغام کرد تا بیانیه‌ای راحت و قابل درک از مسافت طی شده ارائه دهد. این یک ابزار منطقی مفید و عمدی برای گردآوری اطلاعات خام و تبدیل آن به حل یک سوال ناوبری ضروری است: "مقصد ما چقدر دور است؟"(گلدوین، 1970، ص 186)
در حالی که ما از توسعه و استفاده از ابزارها و فناوری ها برای پشتیبانی از تفکر مکانی دفاع می کنیم ، ناوگان های Puluwatan قدرت قابل توجه تفکر مکانی را بدون فناوری مدرن نشان می دهند. آنها نحوه تفکر مکانی را در فرهنگ گروهی از مردم بافته می کنند. آنها همچنین نبوغ و ابتکاری قابل توجه آن دسته از پیشینیانی را که سیستم را "اختراع" کرده اند ، نشان می دهند. اگرچه استفاده منظم از سیستم اطلاعات اولیه جدیدی را ایجاد نمی کند ، آن دسته از ملوانانی که مجموعه استراتژی ها را توسعه داده اند ، در واقع ژنراتور دانش جدید و اولیه بودند.
سیستم های پشتیبانی امکان معرفی منظم و توالی مفاهیم و مهارتهای اساسی و راهنمایی روند استعلام را فراهم می کنند.
سیستم های پشتیبانی نمی توانند و نباید جایگزین فکر شوند. بنابراین ، یک سیستم پشتیبانی جایگزین روند تفکر انسان نمی شود و آن را با استفاده از "دستگاه" خودکار می کند. این نمی تواند جایگزینی برای درک آنچه باید انجام شود ، چه موقع ، چگونه و چرا. درعوض ، یک سیستم پشتیبانی یک محیط تعاملی را فراهم می کند که در آن تفکر می تواند اتفاق بیفتد. این به روش های مختلفی پشتیبانی می کند: کارهایی را انجام می دهد که در غیر این صورت از نظر تلاش و توجه وقت گیر و خواستار خواهد بود. این راهنمایی از نظر گزینه ها و گزینه های دیگر ارائه می دهد. این چک و بازخورد را ارائه می دهد. و این جریان کار را مدیریت می کند. این امر در حال افزایش است که امکان دسترسی به طیف وسیعی از استراتژی های حل مسئله (اکتشافی و الگوریتم ها) را فراهم می کند که در غیر این صورت ممکن است غیرقابل دسترسی باشد ، با استفاده از فرآیندهای "خصوصی" در غیر این صورت ، کار مشترک را تقویت می کند ، و طیف وسیعی از پاسخ های ممکن را برای یک سوال ایجاد می کندواد
6. 3 توابع یک سیستم پشتیبانی
یک سیستم پشتیبانی برای تفکر در هر حوزه دانش ، برخی یا هر پنج کارکرد را انجام می دهد:
ساخت و مدیریت پایگاه داده: ظرفیت دستیابی به داده ها ، ورود ، قالب بندی ، ذخیره سازی و مدیریت (معادل عملکردی حافظه بلند مدت)
تجزیه و تحلیل داده ها: عملیات و توابع را برای دستکاری داده ها ، تجزیه و تحلیل ، تفسیر ، بازنمایی و ارزیابی انجام می دهد
حافظه: حافظه کاری را برای ردیابی جریان محاسبات و ذخیره سازی فراهم می کند
استناد پیشنهادی: "6 ابزار برای اندیشه: مفهوم یک سیستم پشتیبانی."شورای تحقیقات ملی. 2006. یادگیری تفکر فضایی. واشنگتن ، دی سی: مطبوعات آکادمی ملی. doi: 10. 17226/11019.
نتایج کار و نهایی (معادل عملکردی حافظه کوتاه مدت)
کمک: ارائه ها ، بازخورد ، نکات و پیشنهادات برای هدایت انتخاب مراحل تجزیه و تحلیل داده ها و مدیریت جریان کار را ارائه می دهد
نمایش: یک سیستم نمایش انعطاف پذیر برای بازنمایی نتایج کار و نهایی به خود و دیگران-به صورت فیزیکی (به عنوان مثال ، یک نمودار روی کاغذ ، یک مدل سه بعدی از ساختار مولکولی) یا به شکل مجازی (به عنوان مثال ، On- فراهم می کند. صفحه نمایش ، برای چاپ کپی سخت ، برای صادرات به سایر بسته های نرم افزاری)
به عنوان مثال ، در طول تاریخ ، ما یک مجموعه از ابزارها - آبکوس ها ، قطب نما ، میله های آشپزی ، پیشگامان ، کاغذ گراف ، قوانین اندازه گیری و اسلایدها و ماشین حساب های مکانیکی و الکترونیکی - برای تسهیل در محاسبات در فرآیند ریاضی ، توسعه داده ، آموزش داده و استفاده کرده ایم. حل مسئلهامروز ، با ظهور فن آوری های پیچیده رایانه ، ما شروع به آموزش دانش آموزان می کنیم تا از نرم افزاری مانند صفحه گسترده ، برنامه های مدیریت بانک اطلاعاتی ، زبان های برنامه نویسی رایانه و برنامه های تحلیل آماری برای انجام محاسبات و حل مشکلات ریاضی استفاده کنند.
با روتین کردن عملیات ریاضی اساسی (ساده - مانند علاوه بر این ، تفریق ، ضرب و تقسیم ، مانند درصد ، ریشه های مربع ، بازده یا تولید توابع مثلثاتی) ، ابزارها و فناوری ها راه هایی برای انجام محاسبات و ردیابی جریان توالی ها ارائه می دهند. عملیات زنجیر شدهآنها می توانند روند حل مسئله را تسریع کرده و احتمال رسیدن به یک پاسخ صحیح را افزایش دهند. آنها همچنین راه هایی برای نشان دادن نتایج کار و نهایی برای خود و دیگران ارائه می دهند. سوئیت های مشابه ابزارها و فناوری ها می توانند از تفکر مکانی در سایر حوزه های دانش پشتیبانی کنند (به عنوان مثال ، در معماری: طرح های مداد ، نقشه های چشم انداز رنگی ، بخش ها [برنامه ها ، ارتفاعات و غیره] ، مدل های چوب و مقوا بالسا ، سیستم ها ، نمایشگرهای واقعیت مجازی. در ناوبری دریا ؛ نمودارهای پورتولان ، اخترشناسها ، قطب نما ، sextants ، نقشه های پیش بینی Mercator اصلاح شده ، Chronometers ، جداول آسمانی ، لوران ، GPS).
در هر حوزه دانش ، مؤلفه های مجموعه ای از سیستم های پشتیبانی در زمینه های مختلف عملکردهای مختلفی را ارائه می دهند ، به عنوان مثال ، معاملات خاموش و سادگی (از نظر نیاز داده ها و اجرای عملیات) برای عمق و پیچیدگی. عناصر مجموعه ای از ابزارها لزوماً به صورت هماهنگ ، چه از نظر تقسیم کارکردها و چه از نظر اصول طراحی مشترک ، ساخته نمی شوند: آنها به مونتاژ مونتاژ می شوند و ابزارهای جدید به موارد موجود اضافه می شوند یا جایگزین می شوند. با این حال ، تراز آنها در امتداد یک پیوستار کم فناوری با فشار زیاد لزوماً مترادف با بدتر از بهتر نیست. به دلیل سادگی ، شفافیت و ماهیت شهودی آنها ، ابزارهای کم فناوری اغلب به عنوان پیشرو برای درک عملیات پیچیده ، غیر شفاف و غیر شهودی ابزارهای فناوری پیشرفته آموزش داده می شوند و مورد استفاده قرار می گیرند. در واقع ، در بسیاری از موارد ، پاسخ های "پشت پرده" که توسط ابزارهای کم فناوری تولید می شود ، کاملاً برای کار مورد نظر کافی است. با این حال ، با افزایش پیوند بین خواسته های نیروی کار و فناوری اطلاعات دیجیتال ، آشنایی با و تسلط بر ابزارهای فناوری پیشرفته به طور فزاینده ای مهم است.
6. 4 ابزار برای فکر: محدودیت های قدرت
سیستم های پشتیبانی ، به ویژه آنهایی که مبتنی بر رایانه هستند ، معادل شناختی ابزارهای قدرت هستند. با قول دسترسی به چنین قدرتی هزینه ها و چالش ها می آید. این موارد شامل زمان و تلاش متعهدانه ای است که برای یادگیری استفاده از یک سیستم پشتیبانی (و به طور مداوم به نسخه های جدید ارتقا می یابد) ، نیاز به درک دامنه کاربردهای مناسب و نامناسب سیستم و نیاز به قدردانی از محدودیت های مشخصه و خاصیت سیستم.
طیف گسترده ای از سیستم های پشتیبانی در علوم ، ریاضیات و طراحی وجود دارد (برای توضیحات سیستم های پشتیبانی Hi-Tech برای تفکر مکانی به کادر 7. 1 مراجعه کنید). این سیستم های پشتیبانی می توانند یک مزخرف یا مبهم برای یادگیرنده باشند. کارشناسان در یک حوزه دانش با درک شروع می شوند
استناد پیشنهادی: "6 ابزار برای اندیشه: مفهوم یک سیستم پشتیبانی."شورای تحقیقات ملی. 2006. یادگیری تفکر فضایی. واشنگتن ، دی سی: مطبوعات آکادمی ملی. doi: 10. 17226/11019.
جعبه 6. 2 سیستم های ناوبری وسیله نقلیه در ایالات متحده
«گمشده» شدن به معنای سرگردانی است، نتیجه ناتوانی در تشخیص مکان فعلی، ناتوانی در تشخیص نقاط دیدنی محلی یا دور، عدم درک (یا تفسیر) علائم محلی، ناتوانی در ردیابی مجدد مسیر فعلی، از هم گسیختگی شناختی. پردازش (مانند ادغام مسیر یا توانایی تعریف بردار خانه) و استرس عاطفی ناشی از آن.
برخی از رانندگان در ایالات متحده نه تنها هنگام خروج از یک مسیر معمولی سفر گم می‌شوند، بلکه نمی‌توانند از خطا نیز خلاص شوند. آنها مهارت های تفکر فضایی (از جمله نقشه خوانی) را توسعه نداده اند تا بتوانند اطلاعات موقعیتی و جهت گیری را از حافظه یا از بررسی محیط نزدیک خود بازیابی کنند. بدیهی است که این وضعیت جهانی نیست و بسیاری از راهیان و ناوبران ماهر نیز در جمعیت عمومی حضور دارند. با این حال، یک فناوری پر رونق، سیستم های ناوبری داخل خودرو (IVNS)، توسعه یافته است
با گفتن اینکه کجا هستند مستقیماً به کسانی که گم شده‌اند کمک کنید و با زبان طبیعی فضایی مناسب برای تفسیر مسافران بی‌مهارت (مثلاً سیستم جنرال موتورز Onstar) یا
ارائه دستورالعمل‌های بصری یا شفاهی داخل خودرو در مورد مسیری که باید طی شود (به عنوان مثال، نقشه‌های راه مبتنی بر صفحه یا توصیف شفاهی مسیرها).
رانندگان این تجمل را دارند که یک ناوبر یا راه یاب باشند. پیمایش به معنای دنبال کردن یک مسیر از پیش برنامه ریزی شده بدون حرکت است به جز برای موارد اضطراری غیر منتظره (مانند ازدحام، تصادفات، ساخت و ساز). راه یابی به جای دنبال کردن دقیق یک مسیر از پیش برنامه ریزی شده، شامل جستجوی یک مسیر است. در حالت اول، ناوبر باید وجود نقاط انتخابی تعریف شده را که در آن اعمالی مانند تغییر جهت دخیل است، تشخیص دهد. اغلب به آن "خلبانی" می گویند، که در آن راننده از نقطه عطفی به نقطه عطفی در یک توالی مشخص می رود. راهنماها اغلب مسیرهای خود را انتخاب می‌کنند و دانش محلی سیستم‌های جاده‌ای را به همراه بخش‌های مسیر انتخابی با استفاده از مهارتهای فضایی خود (به عنوان مثال، دانش جهت‌گیری، جهت‌گیری، و مسافت یا دانش چیدمان محیطی و هندسه آن) در بر می‌گیرند. استراتژی هایی مانند میانبر در مناطق آشنا یا ناآشنا را می توان در راهبرد راهیابی در سفر خروجی و بازگشت گنجاند.
تحقیقات در مورد ناوبری انسانی و راهیابی نشان می دهد که زنان اغلب سیستم "خلبانی" را برای ناوبری محلی ترجیح می دهند و از سیستم پشتیبانی تصمیم از نقطه عطف به نقطه عطف (یا نقطه انتخاب نقطه به نقطه انتخاب) استفاده می کنند. مردان ترجیح می دهند از درک خود از هندسه چیدمان ها به عنوان یک سیستم پشتیبانی اولیه استفاده کنند، تاکتیک هایی مانند میانبر و به حداقل رساندن زمان سفر یا مسافت سفر (که به عنوان یک روش "بردار خانه" یا "یکپارچه سازی مسیر" توصیف می شود) را ممکن می کند (Montello et al., 1999؛ Saucier و همکاران، 2002). سیستم پشتیبانی داخل خودرو برای تطبیق این فعالیت می‌تواند بصری (مبتنی بر نقشه)، به صورت حداقل شفاهی توصیفی باشد، یا فقط به یک وسیله ساده مانند قطب‌نما داشبورد متکی باشد (باتیستا، 1990؛ بیتی و تروستر، 1987؛ فرگوسن و هگارتی، 1993).؛ لاتون، 1994؛ لومیس و همکاران، 1999؛ اولافلین و بروبیکر، 1998).
سیستم‌های پشتیبانی ناوبری داخل خودرو می‌توانند از نظر طراحی با فناوری پایین باشند: یک قطب‌نما داشبورد، یک نقشه راه نقشه‌برداری دستی (به عنوان مثال، صفحه توپوگرافی)، یا یک نقشه مسیر ساده و خطی شده (مانند AAA Trip-Tik). از آنجایی که بخش عمده ای از سفرهای روزانه به طور منظم اپیزودیک و معمولی است و با تکیه بر نقشه های شناختی افراد (یا دانش محیطی ذخیره شده در حافظه بلندمدت)، رانندگان در بیشتر موقعیت ها نیاز چندانی به سیستم پشتیبانی ناوبری داخل خودرو ندارند. استثنائات زمانی اتفاق می‌افتد که (1) یک مسیر شناخته‌شده مسدود شده باشد، که نیاز به تغییر برنامه‌های سفر برای دور زدن انسداد دارد.(2) برای سفر به مقصد ناآشنا لازم است.(3) در حال کاوش در مکان‌های جدید مثلاً برای اهداف تفریحی یا زیبایی‌شناختی است. و (4) یکی گم شده است. در بیشتر این موارد، یک سیستم با تکنولوژی پایین را می توان با یک IVNS با تکنولوژی بالا جایگزین کرد (یا با آن تکمیل کرد).
از ماهیت داده ها، روش های تفکر و مشکلات مشخصه حوزه ای که سیستم می تواند در آن استفاده شود. آنها در حین استفاده از ابزار، به‌ویژه اشکالات و عیوب آن، درک درستی از آن ایجاد می‌کنند. برای مثال، در استفاده از سیستم‌ها برای محاسبه، تفاوت بین کوتاه کردن و گرد کردن، لزوم ارزیابی تعداد ارقام معنی‌دار، تفاوت در اثرات خطا بر جمع و تفریق در مقابل ضرب را درک می‌کنند.
استناد پیشنهادی: "6 ابزار برای اندیشه: مفهوم یک سیستم پشتیبانی."شورای تحقیقات ملی. 2006. یادگیری تفکر فضایی. واشنگتن ، دی سی: مطبوعات آکادمی ملی. doi: 10. 17226/11019.
هنگامی که یک راننده از بین می رود ، یک سیستم ناوبری می تواند طیف وسیعی از کارکردها را انجام دهد: (1) در صورت استقرار کیسه هوا به طور خودکار برای کمک تماس می گیرند.(2) اگر وسیله نقلیه به سرقت رفته است ، محل فعلی خودرو را از ردیابی GPS به مقامات بدهید.(3) خدمات اضطراری را در صورت درخواست احضار کنید. و (4) ارائه خدمات دربان مانند رزرو رستوران. این سیستم هم یک ناوبری و هم یک کمک ارتباطی است و مبتنی بر تعامل گفتار با یک پایگاه خانگی است. موقعیت مکانی و ردیابی وسیله نقلیه از طریق GPS انجام می شود ، که از سیگنال های رادیویی از انتخاب ماهواره ها در 10،900 مایل دریایی بالاتر از زمین استفاده می کند. مکان با زمان لازم برای رسیدن به یک سیگنال ماهواره ای برای رسیدن به گیرنده وسیله نقلیه تعریف می شود. ورودی از چهار یا چند ماهواره ، مثلث بندی محل وسیله نقلیه را در یک قاب جغرافیایی (عرض جغرافیایی و طول جغرافیایی) امکان پذیر می کند ، که با قاب مختصات مورد استفاده در نقشه پایه وسیله نقلیه بارگیری و هماهنگ می شود.
IVN های پیشرفته تر ممکن است علاوه بر یک نمایشگر سرپرست در محیط سفر ، دارای تمام یا بیشتر ویژگی های اصلی باشند. نسخه های اولیه فقط یک نقشه راه دو بعدی مبتنی بر صفحه نمایش را با مکان فعلی مشخص شده و با نمای چشم پرنده از محیط سفر ، از جمله مکان مقصد و شاید یک مسیر قابل پیمایش در سیستم جاده نمایش داده اند. نسخه های فعلی نمای چشم پرندگان از کل محیط را برای رفع "شما در اینجا" ارائه می دهد ، سپس بزرگنمایی مقیاس و تجسم را از منظر سطح چشم فراهم می کند که نیاز به خواندن نقشه انتزاعی را برطرف می کند ، جایگزین این فرآیند با تصویری محلی مشترک تر می شودتجربه ای که در آن ارائه های سه بعدی از ساختمانها و نقاط دیدنی جایگزین نقشه های مسطح دو بعدی که به مهارت خواندن نقشه انتزاعی نیاز دارند ، جایگزین می شوند.
IVNS از (1) رایانه تشکیل شده است.(2) یک نقشه پایه الکترونیکی دقیق و دقیق که شامل سیستم های جاده و/یا بزرگراه است.(3) GPS برای تعیین مکان فعلی و/یا برای ردیابی وسایل نقلیه.(4) یک پایگاه داده پشتیبانی کننده فضایی (GeoCoded) (GIS) که شامل مکان های نقاط دیدنی و سایر ویژگی ها مانند اشخاص تجاری و مجموعه ای از ابزارهای تحلیلی است که می توانند از مکان فعلی و یک مقصد معین برای تهیه یک برنامه مسیر یا ارائه استفاده کنند. خدمات مبتنی بر مکان مانند جزئیات مکان و انواع رستوران ها. و (5) یک رابط مناسب در وسیله نقلیه که توجه راننده را به دور از جاده و شرایط ترافیکی برای هر زمان قابل ملاحظه ای منحرف نمی کند. حالت دوم به معنای استفاده از یک تجسم ساده و نه پیچیده یا پیچیده (به عنوان مثال ، نقشه راه نوار به جای نقشه پیچیده تر از زمین) ، توضیحات شنوایی و دستورالعمل ها یا ترکیبی از ورودی های بصری و شنوایی است.
طراحی یک IVN باید خواص تفکر مکانی از جمله (1) سطح جزئیات ارائه شده در هر تصویر بصری یا شنوایی از یک نمایش محیطی مربوطه را در نظر بگیرد.(2) میزان IVNS توجه ادراکی را به دور از وظیفه اصلی رانندگی با خیال راحت منحرف می کند.(3) روش انتخاب شده برای ارائه اطلاعات لازم ، معمولاً بینایی یا گفتار.(4) ماهیت تجسم ، به ویژه از نظر مقیاس ، ظرفیت بزرگنمایی مداوم ، استفاده از رنگ ، ساده سازی ویژگی ، پیچیدگی اطلاعات و زمان لازم برای تفسیر اطلاعات. و (5) تعیین محل بهینه در وسیله نقلیه یک IVN (به عنوان مثال ، روی سقف ، بالای فرمان ، روی داشبورد ، روی کنسول بین صندلی های جلو) به گونه ای که به حداقل چرخش سر و اسکن نوری نیاز داردجاده و ترافیک.
IVN برای وسایل نقلیه تجاری مانند تاکسی ها ، سیستم های تحویل مانند FedEx یا UPS و تحویل نامه مهم هستند. از طریق ردیابی GPS ، می توان مکان های خودرو ناوگان را کنترل کرد (به عنوان مثال ، برای ارسال نزدیکترین تاکسی ، ماشین پلیس یا وسیله نقلیه اضطراری به یک مقصد خاص یا برای دانستن مکان های فعلی اعضای یک ناوگان حمل و نقل محلی یا بین المللی). IVN ها هنوز هم در همه وسایل نقلیه خصوصی با کیفیت بالا به عنوان یک کالای لوکس محسوب می شوند. با این حال استفاده و پذیرش آنها در حال رشد است. IVN با جایگزین کردن اطلاعات از یک سیستم پشتیبانی فضایی برای فرآیند شناختی ناوبری ، بار شناختی را برای رانندگان کاهش می دهد در حالی که همزمان یک سیستم پشتیبانی فضایی را برای راهپیمایان ، کاوشگران و متفکران فضایی مستقل و ماهرانه فراهم می کند.
کاتیون و تقسیم در مقابل نمایندگی ، مشکلات تخمین به جای گزارش یک تقسیم بر صفر به عنوان یک خطا ، و تفاوت بین اهمیت آماری و تفاوت معنی دار. حتی برای کارشناسان ، می توان انتقال منفی در ادامه ، به عنوان مثال ، از یک سیستم نرم افزاری پردازش کلمه به دیگری ، با کلیدهای عملکردی که دارای معانی مختلف هستند ، الگوهای یکسان از کلید های فعال کننده عملیات های مختلف و عملیات یکسان نام های مختلفی دارند.
استناد پیشنهادی: "6 ابزار برای اندیشه: مفهوم یک سیستم پشتیبانی."شورای تحقیقات ملی. 2006. یادگیری تفکر فضایی. واشنگتن ، دی سی: مطبوعات آکادمی ملی. doi: 10. 17226/11019.
کاربران ساده لوح ، کسانی که در حوزه دانش متخصص نیستند ، با یک مشکل دوگانه روبرو هستند: یادگیری استفاده از سیستم پشتیبانی در زمینه درک توسعه نیافته از حوزه دانش. قدردانی از ماهیت داده ها ، درک روشهای مشخصه تفکر (یعنی انجام کارها) و به اشتراک گذاشتن حس مشکلات مشخصه ، مهارتهایی هستند که در بهترین حالت ، جزئی و ناقص توسعه یافته یا در بدترین حالت مبتنی بر درک های بصری و غالباً نادرست هستندحوزه دانش
در مورد شخصی که درگیر فرآیند تفکر ریاضیات است ، ابزارهایی برای تفکر پشتیبانی و چالش هایی را با کاهش یا افزایش خواسته های شناختی ارائه می دهند (به عنوان مثال ، از نظر عملکرد وظایف محاسبه کننده خاص که ممکن است بیش از همه نباشندبا توجه به ماهیت داده ها مناسب است) ؛(2) کاهش یا افزایش تقاضاهای حافظه (در استفاده از ظرفیت حافظه کوتاه مدت و بلند مدت برای یادآوری چگونگی کار زیرروه های خاص یا معنای کنوانسیون های انتخاب شده توسط طراح سیستم).(3) افزایش یا کاهش انعطاف پذیری (با فراهم کردن دسترسی به مجموعه های جایگزین عملیات یا دسترسی یا انجام برخی عملیات ظاهراً ساده).(4) افزایش یا کاهش مهارت های حل مسئله (با ارائه دسترسی به توالی های تجزیه و تحلیل مدل که می تواند روشن یا مبهم باشد). و (5) افزایش یا کاهش کاربرد (با این امکان که فرد بتواند در استفاده از تفکر ریاضی در حوزه های مختلف مشکل که ممکن است مناسب باشد یا ممکن است مناسب نباشد) تعمیم دهید.
بنابراین ، در طراحی یک سیستم پشتیبانی ، فرآیند اجرای و دستورالعمل و استفاده از یک سیستم پشتیبانی ، به ناچار تنش هایی وجود دارد که می تواند منجر به مشکلات قابل توجهی برای زبان آموزان و معلمان شود. برای هر شماره ، هیچ وضوح ساده ای وجود ندارد.
مسئله نهایی: یادگیری در مورد ماهیت یک سیستم پشتیبانی به عنوان یک هدف در مقابل یادگیری استفاده از یک سیستم پشتیبانی به عنوان ابزاری برای حل مشکلات. هرچه یک سیستم پیچیده تر باشد ، زمان و تلاشی که باید برای یادگیری در مورد سیستم سرمایه گذاری شود ، بیشتر می شود. این سرمایه گذاری ، در حالی که لازم است ، به خودی خود منجر به موفقیت در یک حوزه خاص تفکر نمی شود. ابزارها به معنای هستند ، نه به پایان می رسند و هدف حل موفقیت آمیز مشکل است. خطر ارتباط قابل توجهی بین دانش آموزان در مورد یک ابزار پشتیبانی و دانش آموزان در حال یادگیری نحوه استفاده از آن ابزار در زمینه های مختلف وجود دارد. سیستم های پشتیبانی باید در زمینه دانش دامنه و مشکلات دامنه به عنوان ابزارهای کاری ارائه شوند.
چالش آموزشی این است که اطمینان حاصل شود که بین یادگیری در مورد و یادگیری استفاده از سیستم پشتیبانی برای حل مشکلات تعادل وجود دارد.
مسئله شفافیت- شفافیت: یادگیری انجام عملیاتی که مبهم باقی می مانند در مقابل شفاف شدن آن عملیات از طریق درک اینکه چه اتفاقی می افتد، چگونه و چرا می افتد. به اصطلاح جنگ های ماشین حساب در آموزش ریاضی نمونه ای از این تنش است (الخاطیب، 2002؛ الخطیب و طاها، 2002؛ NRC، 1991). در غیاب یک سیستم پشتیبانی، افراد باید تمام مراحل این فرآیند را «به صورت دستی» انجام دهند. بنابراین، آنها به احتمال زیاد معنای محاسبات را درک می کنند. در یک سیستم پشتیبانی مبتنی بر کامپیوتر، اکثر مراحل منفرد نه تنها از دید پنهان هستند، بلکه اغلب برای کاربر غیرقابل دسترسی هستند.
چالش آموزشی این است که اطمینان حاصل شود که دانش آموز قبل از یادگیری در مورد و سپس استفاده از یک سیستم پشتیبانی که لزوماً درک اصول را پیش‌فرض می‌کند، از اصول حل مسئله در یک حوزه به خوبی درک می‌کند.
موضوع یادگیری و درک مطلب: یادگیری دنباله درست دکمه ها برای فشار دادن (مفهوم "دکمه شناسی" در دامنه الکترونیکی) یا توالی درست کارهایی که باید انجام داد در مقابل فهمیدن اینکه چه کاری باید انجام شود و چرا باید آن کارها را در آن کار خاص انجام داد. در این زمینه مشکل خاص. این موضوع بسط بحث شفافیت - شفافیت است. یادگیری استفاده از ابزاری برای تفکر با یادگیری تفکر یکسان نیست. تقویت یک فرمان آسان اما غیرقابل انعطاف، مثلاً، توالی ضربات کلیدی یا یادگیری سریع یک سری اقدامات که منجر به نتایج صحیح می شود، اگر و تنها در صورتی که زمینه مشکل ثابت بماند، نسبتاً آسان است. حل مسئله را می توان به کاهش داد
استناد پیشنهادی: "6 ابزار برای اندیشه: مفهوم یک سیستم پشتیبانی."شورای تحقیقات ملی. 2006. یادگیری تفکر فضایی. واشنگتن ، دی سی: مطبوعات آکادمی ملی. doi: 10. 17226/11019.
