دانشگاه تربیت دبیر شهید رجائی

  اخبار و اعلانات

 آمار

تعداد نشریات13
تعداد شماره‌ها200
تعداد مقالات2,008
تعداد مشاهده مقاله2,680,145
تعداد دریافت فایل اصل مقاله1,937,353
نورانی, سیده فاطمه, سرکانی, محمد, کریمی, زهرا. (1402). شناسایی و اولویت‌بندی کاربردهای نظریه بازی در فضای آموزش و یادگیری با استفاده از روش تصمیم‌گیری BWM. فناوری آموزش, 17(2), 371-390. doi: 10.22061/tej.2023.9311.2828
سیده فاطمه نورانی; محمد سرکانی; زهرا کریمی. "شناسایی و اولویت‌بندی کاربردهای نظریه بازی در فضای آموزش و یادگیری با استفاده از روش تصمیم‌گیری BWM". فناوری آموزش, 17, 2, 1402, 371-390. doi: 10.22061/tej.2023.9311.2828
نورانی, سیده فاطمه, سرکانی, محمد, کریمی, زهرا. (1402). 'شناسایی و اولویت‌بندی کاربردهای نظریه بازی در فضای آموزش و یادگیری با استفاده از روش تصمیم‌گیری BWM', فناوری آموزش, 17(2), pp. 371-390. doi: 10.22061/tej.2023.9311.2828
نورانی, سیده فاطمه, سرکانی, محمد, کریمی, زهرا. شناسایی و اولویت‌بندی کاربردهای نظریه بازی در فضای آموزش و یادگیری با استفاده از روش تصمیم‌گیری BWM. فناوری آموزش, 1402; 17(2): 371-390. doi: 10.22061/tej.2023.9311.2828

شناسایی و اولویت‌بندی کاربردهای نظریه بازی در فضای آموزش و یادگیری با استفاده از روش تصمیم‌گیری BWM

فناوری آموزش
مقاله 10، دوره 17، شماره 2 - شماره پیاپی 66، فروردین 1402، صفحه 371-390    اصل مقاله (1.19 M)
نوع مقاله: مقاله پژوهشی
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22061/tej.2023.9311.2828
نویسندگان
سیده فاطمه نورانی* 1؛ محمد سرکانی2؛ زهرا کریمی3
1گروه فناوری اطلاعات و مهندسی کامپیوتر، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران
2گروه مهندسی فناوری اطلاعات، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه مجازی نور طوبی، تهران، ایران
3گروه علوم کامپیوتر، دانشکده علوم ریاضی، دانشگاه شهر کرد، شهرکرد، ایران
تاریخ دریافت: 28 آبان 1401،  تاریخ بازنگری: 22 دی 1401،  تاریخ پذیرش: 06 فروردین 1402 
چکیده
موقعیت‌هایی مانند رقابت و مشارکت را به صورت ریاضی مدل کرده و نتایج آنها را پیش‌بینی کند. نکته کلیدی در نظریه بازی این است که سود طرفین رقابت یا مشارکت وابسته به تصمیمات یکدیگر است. فضای آموزش و یادگیری یک فضای انکارناپذیر از تعاملات بین یادگیرندگان، مدرسان  و کارکنان آموزشی است، که با مدل کردن تعامل این افراد می­توان به تحلیل و ارائه شرایطی جهت پیش‌بینی و در نتیجه بهره­وری بیشتر آموزشی پرداخت. در این مقاله، برای اولین بار عبارت نظریه بازیِ آموزشی (Educational Game Theory) را برای استفاده از نظریه بازی در حوزه آموزش به‌کار می­بریم. هدف تحقیق حاضر، برجسته کردن انواعِ کاربرد و مدل­سازی­های نظریه بازی در پرداختن به جنبه­های مختلف آموزش و یادگیری در پژوهش­های انجام شده در طی سال‌های 1987 تا 2022 و در نهایت اولویت‌بندی انواع کاربردها است.
روش‌ها‌: این پژوهش از نظر هدف کاربردی است و بررسی جامعی از تحقیقات انجام شده در خصوص استفاده از نظریه بازی در حوزه آموزش و یادگیری ارائه می­دهد. در مرحله اول، با جستجو در منابع علمی و تحقیقاتی الکترونیکی و مطالعه اولیه چکیده، مقدمه و نتیجه­گیری مقالات، 42 مقاله، مطابق هدف تحقیق تشخیص داده شدند. سپس، هرکدام از مقالات مورد مطالعه، از چهار جنبه مورد بررسی و تحلیل دقیق قرار گرفتند: این پژو­هش­ در حوزه آموزش و یادگیری، چه استفاده و کاربردی از نظریه بازی را منظور نموده­اند؟ آیا در پژوهش­ مورد نظر طراحی مکانیزمی ارائه شده است؟ تعاملات چه افرادی در حوزه آموزش(اعم از یادگیرنده، استاد، کارکنان و والدین) مدل شده است و اساساً بازیکنان مدل­ پیشنهادی در مقاله چه کسانی در حوزه آموزش هستند؟ و در نهایت، مقاله مورد نظر، مدل پیشنهادی خود را چگونه ارزیابی و اثبات نموده­ است؟در مرحله دوم، با استفاده از ابزار پرسش‌نامه، کاربردهای نظریه بازی در حوزه آموزش اولویت‌بندی شدند. در این مرحله از روش تصمیم‌گیری چند معیاره بهترین – بدترین (BWM) به‌منظور اولویت‌بندی کاربردها استفاده‌شده است.
یافته‌ها: در تحقیق حاضر، استفاده از نظریه بازی در حوزه آموزش و یادگیری را در شش دسته تقسیم‌بندی نمودیم. دسته اول تحقیقاتی هستند که به تحلیل رفتار مشارکتی در شرایط مختلف می­پردازند. دسته دوم تحقیقاتی هستند که از نظریه بازی جهت ایجاد محیطی برای یادگیری بیشتر استفاده می­کنند. دسته سوم، مقالاتی که از نظریه بازی جهت مدل‌سازی شرایط اثرگذار بر کیفیت آموزش و ایجاد محیط برای یادگیری بیشتر استفاده می­کنند. دسته چهارم، پژوهش­هایی که مدل‌سازی شرایط ارزیابی یادگیرنده را انجام می­دهند. دسته پنجم، رفتارِآموزشی مدرسان با یکدیگر و شیوه تدریس آنها را مدل‌سازی و تحلیل می­نمایند. دسته ششم، مقالاتی هستند که فضای یادگیری مشارکتی را مد نظر قرار داده و با استفاده از نظریه بازی، به توصیه منابع آموزشی به اعضای گروه می­پرازند.
از منظر مدل‌سازی روابط، %60 مقالات، تعامل بین یادگیرندگان با یکدگر را مدل نموده­اند، %29 تعامل مدرسان با یادگیرندگان را مدل نموده­اند و %7 مقالات به مدل نمودن تعامل مدرسان  با یکدگر پرداخته­اند. یک مقاله تعامل پدر و مادر در تصمیم‌گیری در خصوص بکارگیری معلم خصوصی را و یک مقاله نیز ارتباط کارمند و یادگیرنده در خصوص تقلب را مدل نموده­اند.
تجزیه‌وتحلیل یافته‌ها با استفاده از روش BMW نشان داد که کاربردهایی مانند«ارزیابی یادگیرندگان»، «افزایش یادگیری» و «پیشنهاد محتوا» به ترتیب بالاترین اولویت‌ها را به خود اختصاص داده‌اند. کاربردهایی مانند «تحلیل رفتارِ آموزشی مدرسان»، «بررسی عوامل محیطی مؤثر بر آموزش» و «تحلیل رفتار مشارکتی» در اولویت‌های پایین‌تر قرار دارند.
نتیجه‌گیری: در این پژوهش، سازمان­دهی رویکردهای مختلف تحقیقاتی در استفاده از نظریه بازی در حوزه آموزش صورت می­گیرد. حوزه ارزیابی یادگیرنده توسط استاد یا همگروه، گروه­بندی برای فعالیت مشارکتی، استفاده از مدل کاربر و مدل‌سازی تلویحی، از موضوعاتی هستند که نیاز به پژوهش و تحقیق بیشتر در حوزه مدل‌سازی فضای آموزش با استفاده از نظریه بازی دارند. همچنین در مدل‌سازی تعامل یادگیرنده/ یادگیرنده و یادگیرنده/ استاد، پس از مدل‌سازی فضای یادگیری، طراحی مکانیزم­ های تشویق جهت ترغیب بازیکنان در مسیر حصول یادگیری بیشتر، از مواردی است که نیاز به پژوهش و تحقیق بیشتر دارد. نتایج حاصل از این پژوهش، دیدگاهی مهیا خواهد کرد که برای محققان بحث آموزش و یادگیری در خصوص استفاده از نظریه بازی در بحث مدل‌سازی فضای آموزش و یادگیری و ایجاد شرایطی برای افزایش بهره ­وری آموزشی می‌تواند ارزشمند باشد.
کلیدواژه‌ها
نظریه بازی؛ آموزش؛ مدل‌سازی؛ BWM
موضوعات
کاربرد بازی در آموزش
عنوان مقاله [English]
Identifying and prioritizing the applications of game theory in the educational and learning environments using the BWM
نویسندگان [English]
S.F. Noorani1؛ M. Serkani2؛ Z. Karimi3
1Department of Information Technology and Computer Engineering, Faculty of engineering, Payame Noor University (PNU), Tehran, Iran
2Department of Information Technology Engineering, Faculty of Engineering, Noore Touba Virtual University, Tehran, Iran
3Department of computer science, Faculty of mathematical science, Sharkord University (SKU), Sharkord, Iran
چکیده [English]
Background and Objectives: Game Theory is a branch of applied mathematics that can mathematically model the real-world scenarios for situations such as competition and cooperation and predict their payoffs. The main point in Game Theory is that the interests of the competition or cooperation of both sides depend on each other's decisions. The teaching and learning environments are considered as an undeniable atmosphere of interactions among the learners, faculty members, and instructors. Using Game Theory to interactions modeling, we are able to analyze the situation to achieve the greater educational achievement. In this paper, for the first time, we used Educational Game Theory to mention the use of Game Theory in the education context. The aim of the present study was to highlight the types of applications of Game Theory in addressing various aspects of teaching and learning in the articles that were conducted from 1987 to 2022.
Methods: This research is applied in terms of purpose and systematically provides a comprehensive review of research on the use of game theory in education and learning. In the first stage, by searching the electronic scientific and research sources and preliminary study of abstract, introduction, and conclusion of articles, we discovered that 42 articles were related to the purpose of our research. In the next stage, each of the studied articles was examined and analyzed in detail from four aspects: What is the application of game theory in the field of education and learning? Is there a mechanism design in the study? Who interacts in the field of education (learners, teachers, staff, and parents), and basically who are the players in the proposed model? Finally, we investigated how the articles evaluate and proved their proposed model. Using a questionnaire, the applications of game theory in the field of education were prioritized. The best-worst (BWM) multi-criteria decision-making method was used for prioritization.
Findings: In the present study, we divided the use of game theory in the field of education and learning into six categories. The first category was research that analyzed participatory behavior in different situations. The second category was research that used game theory to create an environment for further learning; the third category was articles that used game theory to model conditions that would affect the quality of education and create an environment for further learning. The fourth category was research that modeled learner assessment conditions. The fifth category modeled and analyzed the educational behavior of teachers with each other and their teaching methods. The sixth category was articles that considered the collaborative learning environment and use game theory to recommend educational resources to group members. From the perspective of relationship modeling, 60% of the articles modeled the interaction among the learners, 29% modeled the interaction between the instructors and learners and 7% of the articles modeled the interaction of the instructors. One article modeled parental interaction in deciding whether to hire a tutor and one article modeled the employee-learner relationship on cheating. The analysis of the findings showed that applications such as "learner assessment", "enhancement of learning" and "content suggestion" were assigned the highest priorities, respectively. Applications such as "teachers' educational behavior analysis", "investigation of environmental factors affecting education" and "participatory behavior analysis" were in lower priorities.
Conclusion: We studied and organized studies which have applied Game Theory in the education area. The areas of learner assessment by the instructor or peer, grouping for collaboration learning, using the user model, and implicit modeling were some of the topics that needed further research in Educational Game Theory. Also, in learner/learner and learner/teacher interactions, new incentives design methods need to encourage players to learning improvement. The results of this study provide a perspective for researchers in the area of education and learning regarding the use of Game Theory in modeling the teaching and learning environment and creating conditions for increasing educational outcomes.
کلیدواژه‌ها [English]
Game Theory, Education, Modeling, BWM
مراجع
[1] Myerson RB. Game theory: analysis of conflict: Harvard university press; 1997.

[2] Matsumoto A, Szidarovszky F. Game theory and its applications: Springer; 2016.

[3] Cohen M, Bhattacharya S, Nabin M, Rafiq S. Student Engagement in Postgraduate Education: Using Game Theory to Improve Results. 2018: 1-15.

[4] Chi C, Wang Y, Tong X, Siddula M, Cai Z. Game Theory in Internet of Things: A Survey. IEEE Internet of Things Journal. 2021.

[5] Manshaei MH, Zhu Q, Alpcan T, Bacşar T, Hubaux J-P. Game theory meets network security and privacy. ACM Computing Surveys (CSUR). 2013; 45(3): 1-39.

[6] Liu Z, Luong NC, Wang W, Niyato D, Wang P, Liang Y-C, et al. A survey on applications of game theory in blockchain. arXiv preprint. 2019.

[7] Osborne MJ. An Introduction to Game Theory: Oxford University Press; 1st edition; 2004.

[8] Myerson RB. Game theory: analysis of conflict. 1991. Cambridge: Mass, Harvard University.

[9] Burguillo JC. Using game theory and Competition-based Learning to stimulate student motivation and performance. Computers & Education. 2010; 55(2): 566-75.

[10] Noorani SF, Manshaei MH, Montazeri MA, Zhu Q. Game-theoretic approach to group learning enhancement through peer-to-peer explanation and competition. IEEE Access. 2018; 6: 53684-97.

[11] Noorani SF, Manshaei MH, Montazeri MA, Omoomi B. Fostering Peer Learning With a Game-Theoretical Approach in a Blended Learning Environment. IEEE Transactions on Computational Social Systems. 2022; 9(2): 571-80.

[12] O'Roark B, Grant W. Games superheroes play: Teaching game theory with comic book favorites. The Journal of Economic Education. 2018; 49(2): 180-93.

[13] Lange C, Baylor AL. Teaching the Repeated Prisoner's Dilemma With a Computerized Tournament. The Journal of Economic Education. 2007; 38(4): 407-18.

[14] Bhasker S. Modelling Teacher Student Class Interaction in Higher Education as a Prisoner’s Dilemma: SSRN; 2018.

[15] Noorani SF, MirAbedini S. Game Theory and Learning: Moving from Nash Equilibrium to Pareto Optimal.  27th International Computer Conference, the Computer Society of Iran; 2020; Iran: Computer Society of Iran; 2020.

[16] Argyle M. Cooperation (psychology revivals): The basis of sociability: Routledge; 2013.

[17] Yusri R, Abusitta A, Aïmeur E. Teens-Online: a Game Theory-Based Collaborative Platform for Privacy Education. International Journal of Artificial Intelligence in Education. 2020.

[18] Correa H, Gruver GW. Teacher-student interaction: A game theoretic extension of the economic theory of education. Mathematical Social Sciences. 1987; 13(1): 19-47.

[19] Correa H. An economic analysis of class size and achievement in education. Education Economics. 1993; 1(2): 129-35.

[20] Correa H. A game theoretical analysis of the educational impact of differences in the abilities and work ethics of teachers and students. The Journal of Socio-Economics. 2003; 32(3): 249-63.

[21] Gou Q, Wang X, Zhang J. Equilibrium and incentives for supervisor–postgraduate collaborations: A game-theoretic approach. RAIRO-Operations Research. 2019; 53(5): 1729-47.

[22] Oltean VE, Borangiu T, Drăgoicea M, editors. On a qualitative game theoretic approach of teacher-student interaction in a public higher education service system. International Conference on Exploring Services Science; 2016: Springer.

[23] Saito E, Khong TDH, Sumikawa Y, Watanabe M, Hidayat A. Comparative institutional analysis of participation in collaborative learning. Cogent Education. 2020; 7(1): 1779556.

[24] Beltadze GN. Game Theory-basis of Higher Education and Teaching Organization. International Journal of Modern Education & Computer Science. 2016; 8(6).

[25] Kim J-H. A game theoretical approach to private tutoring in South Korea. 2007.

[26] Waddell JC, Peng W. Does it matter with whom you slay? The effects of competition, cooperation and relationship type among video game players. Computers in Human Behavior. 2014; 38: 331-8.

[27] Hemesath M. Survey article: Cooperate or defect? Russian and American students in a prisoner's dilemma. Comparative Economic Studies. 1994; 36(1): 83-93.

[28] Fernández-Berrocal P, Extremera N, Lopes PN, Ruiz-Aranda D. When to cooperate and when to compete: Emotional intelligence in interpersonal decision-making. Journal of Research in Personality. 2014; 49:21-4.

[29] Molina JA, Giménez-Nadal JI, Cuesta JA, Gracia-Lazaro C, Moreno Y, Sanchez A. Gender differences in cooperation: experimental evidence on high school students. PloS one. 2013; 8(12): e83700.

[30] Colman AM, Pulford BD, Krockow EM. Persistent cooperation and gender differences in repeated Prisoner's Dilemma games: Some things never change. Acta Psychologica. 2018; 187: 1-8.

[31] Johnson C, Gray I, Marshall J, editors. Game Theory and the Effects of Age on Cooperation. 1st Annual Undergraduate Research Experience in Entomology Symposium; 2017; Manhattam, KS.

[32] Chiong R, Jovanovic J. Collaborative Learning in Online Study Groups: An Evolutionary Game Theory Perspective. Journal of Information Technology Education. 2012; 11(1): 81-101.

[33] Matsushima H. Free-Rider Problem and Sovereignty Protection. 2022.

[34] Al-Dhanhani A, Mizouni R, Otrok H, Al-Rubai A, editors. Game theoretical analysis of collaborative social applications. 8th International Conference on Collaborative Computing: Networking, Applications and Worksharing (CollaborateCom); 2012 14-17 Oct. 2012.

[35] Teti̇k M. Investigating factors affecting cooperative and non-cooperative behavior: An experimental game in the classroom. Theoretical and Applied Economics. 2020; 27(2 (623)): 205-14.

[36] Fan C-P. Teaching children cooperation — An application of experimental game theory. Journal of Economic Behavior & Organization. 2000; 41(3): 191-209.

[37] Al-Dhanhani A, Mizouni R, Otrok H, Al-Rubaie A. A game theoretical model for collaborative groups in social applications. Expert Systems with Applications. 2014; 41(11): 5056-65.

[38] Vallam RD, Bhatt P, Mandal D, Narahari Y. Improving teacher-student interactions in online educational forums using a Markov Chain based Stackelberg Game Model. arXiv preprint. 2021;

[39] Moga H, Antonya C, Sandu F, Cocorada S, editors. Using game theory for modeling the student-professor interaction. 2012 13th International Conference on Optimization of Electrical and Electronic Equipment (OPTIM); 2012: IEEE.

[40] Göktepe Yıldız S, Göktepe Körpeoğlu S. A new approach for assessing teachers' teaching methods used in lessons: game theoretic analysis. Acta Didactica Napocensia. 2019; 12(2): 30-44.

[41] Ghic G, Grigorescu CJ. Applications of Games Theory in Analyzing Teaching Process. Procedia - Social and Behavioral Sciences. 2014; 116: 3588-92.

[42] Correa H. A game theoretic analysis of faculty competition and academic standards. Higher Education Policy. 2001; 14(2): 175-82.

[43] Tabatabaei M, Afrazeh A, Seifi A. A game theoretic analysis of knowledge sharing behavior of academics: Bi-level programming application. Computers & Industrial Engineering. 2019; 131: 13-27.

[44] Lazo JGL, De Oliveira SN, Stucchi L, Ariza CPO, editors. Application of Cooperative Game Theory as Strategy for Designing the Evaluation Process in Engineering Disciplines. 2018 IEEE World Engineering Education Conference (EDUNINE); 2018: IEEE.

[45] Fang J-W, Shao D, Hwang G-J, Chang S-C. From Critique to Computational Thinking: A Peer-Assessment-Supported Problem Identification, Flow Definition, Coding, and Testing Approach for Computer Programming Instruction. Journal of Educational Computing Research. 2022: 07356331211060470.

[46] Klein G. The effectiveness of peer assessment and a proposal for its analysis using game theory. Journal of Education for Business. 2018; 93(8): 436-42.

[47] Shih S-G, Hu T-P, Chen C-N. A game theory-based approach to the analysis of cooperative learning in design studios. Design Studies. 2006; 27(6): 711-22.

[48] Ma J, Jiao H, Zhang Q, Zhang C, Pan L, editors. Game Theory Analysis on College Student Cheating. 2011 Third Pacific-Asia Conference on Circuits, Communications and System (PACCS); 2011 17-18 July 2011.

[49] Griebeler MdC. Friendship and in-class academic dishonesty. Economics Letters. 2017; 150: 1-3.

[50] Griebeler MdC. “But everybody’s doing it!”: a model of peer effects on student cheating. Theory and Decision. 2019; 86(2): 259-81.

[51] Papamitsiou Z, Economides AA. Motivating students in collaborative activities with game-theoretic group recommendations. IEEE Transactions on Learning Technologies. 2018; 13(2): 374-86.

[52] Papamitsiou Z, Economides AA, editors. Recommendation of educational resources to groups: a game-theoretic approach. 2018 IEEE Global Engineering Education Conference (EDUCON); 2018: IEEE.

[53] Zia A, Usman M, editors. Elective Learning Objects Group Recommendation Using Non-Cooperative Game Theory. 2018 International Conference on Frontiers of Information Technology (FIT); 2018: IEEE.

[54] Mohammadian M, Sedighi M, Serkani M. Selection of Internet of things (IOT) applications in education industry using the Best-Worst Multi-Criteria Decision-Making Method. Technology of Education Journal (TEJ). 2022; 16(2): 363-86.

[55] Rezaei J. Best-worst multi-criteria decision-making method. Omega. 2015; 53: 49-57.

[56] Adachi C, Tai JH-M, Dawson P. Academics’ perceptions of the benefits and challenges of self and peer assessment in higher education. Assessment & Evaluation in Higher Education. 2018; 43(2): 294-306.

آمار
تعداد مشاهده مقاله: 680
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 405


سامانه مدیریت نشریات علمی. قدرت گرفته از سیناوب