این پژوهش به مقایسه تاُثیر روشهای آموزشی مبتنی بر تکنولوژی آموزشی مساله محور و توضیحی بر میزان یادگیری و نگرش به درس دانشجویان تکنولوژی آموزشی دانشگاه اراک می پردازد. این تحقیق از نوع نیمه آزمایشی دو گروهی با استفاده از پیش آزمون – پس آزمون می باشد. برای آزمون فرضیه ها از دو گروه 26 نفره دانشجویان تکنولوژی آموزشی که شرایط مشابهی از لحاظ سال ورود و واحد گذرانده شده داشتند و در دو کلاس روشها و فنون تدریس ثبت نام کرده بودند انتخاب شدند. دو گروه به صورت تصادفی یکی به عنوان گروه آزمایش (روش مسئله محور مبتنی بر تکنولوژی آموزشی) و دیگری گروه کنترل (روش توضیحی مبتنی بر تکنولوژی آموزشی) در نظر گرفته شدند. دوره آموزشی 12 جلسه 120 دقیقه ای بود که در طی یک نیمسال تحصیلی (89 – 88) توسط یک مدرس به اجرا در آمد. نتایج حاصل از آزمون آماری t مستقل نشان داد که دو گروه از نظر میزان یادگیری از درس ارائه شده تفاوت معنی درای نداشتند اما نگرش به درس در گروه آزمایش نسبت به گروه کنترل به طور معنی داری مثبت تر شده بود.

امکان "کاهش" حالت کوانتومی در مغز انسان یکی از موضوعات بحث برانگیز در مساله "تئوری کوانتومی اندازه‏گیری" از زمان ظهور تئوری مکانیک کوانتوم تا کنون بوده است. در این پایان نامه تلاش شده است که به این پرسش پاسخ داده شود که چگونه مغز انسان می تواند اطلاعات کوانتومی (مثلا اطلاعات بصری) را به صورت دست نخورده از محیط بیرون دریافت کند وقتی که قرار است از میان مسیرهای نوفه دار و پیچیده از چشم به مغز برسد؟ آزمایشهای اخیر بر روی نورون‏ها نشان داده است که نورون‏ها می توانند انتقال دهنده و گسیلنده نور باشند. از سویی دیگر، آزمایشهای مربوط به سیستم فوتوسنتز با استفاده از روش "طیف سنجی لیزری فمتوثانیه ای" نشان داده است که "همدوسی کوانتومی" در این سیستم بیولوژیک باعث انتقال انرژی نور با بازدهی بالای 99 درصد به "مرکز واکنش" می‏شود و این بدان معنی است که "نوفه" درون سیستم پیچیده فوتوسنتز باعث اتلاف این انتقال نشده است. در هر دو سیستم فوتوسنتزی و نورونی، گسیل دوباره نور پس از جذب نور در سیستم مشاهده شده است، که به آن "گسیل تاخیری" می گویند که خود می تواند امکانی برای انتقال اطلاعات نوری با اتلاف بسیار کم در گذرگاههای بینایی درون مغز انسان باشد. در این پایان نامه با بررسی جنبه های مختلف کارکردهای نورونها درون گذرگاههای بینایی درون مغز انسان نشان داده شده است که به خاطر اثرات کوانتومی در نانوساختارهای عصبی مغز، مثل "اثر سرد کنندگی" در "فیلتر انتخابگر" کانالهای یونی و یا "همدوسی فرولیخ" در "ریزلوله" ها، امکان وجود همدوسی در ابعاد بزرگ در مغز وجود داشته و اطلاعات نوری از طریق همدوسی کوانتومی می توانند درون مغز انتشار یابند. در نهایت، رهیافت ارائه شده در این پایان نامه می تواند برخی ویژگیهای معماگونه کارکرد مغز را توضیح دهد.

همگام سازی تنظیم مقیاس زمانی نوسانات در نتیجه ی برهمکنش بین نوسانگرهاست. این پدیده در طبیعت به وفور مشاهده می شود؛ همین امر دانشمندان را به مطالعه ی آن ترغیب کرد. مثالهای زیست شناختی بسیاری انگیزه ی بررسی نوسانگرهای جفت شده تحت مدل کوراموتو را ایجاد کردند. مدل کوراموتوی اصلی و تعمیم های آن یک خاصیت اصلی سیستم های زنده، یعنی ویژگی تغییر با زمان، را ندارند. ویژگی های مهم سیستم های زنده با در نظر نگرفتن دینامیک غیر تعادلی ناشی از پارامتر های وابسته به زمانشان از دست خواهد رفت. ما یک تعمیم از مدل کوراموتو با پارامترهای صریح وابسته به زمان ارائه دادیم. در این مدل فرکانس های طبیعی نوسانگرها متأثر از یک نیروی خارجی وابسته به زمان هستند. این نیروی خارجی می تواند یک تابع متناوب با زمان باشد که ما آن را یک نیروی کسینوسی در نظر گرفتیم. جفت شدگی بین نوسانگرها می تواند متناسب با تعداد برهمکنشهایی که نوسانگر با بقیه ی نوسانگرها دارد باشد و یا یک مقدار ثابت و یکسان برای تمام نوسانگرها باشد. ما به بررسی مدل تعمیم یافته ی کوراموتو در دو حالت جفت شدگی بهنجار شده با تعداد برهمکنش های نوسانگر، و حالت بدون بهنجارش پرداختیم. رفتار سیستم در هر دو حالت مشابه و تنها زمان رسیدن به حالت پایا متفاوت بود. همچنین، برای فرکانس های طبیعی نوسانگرها توزیع یکنواخت و توزیع دوقله ای در نظر گرفتیم و مدل تعمیم یافته را در شرایطی که دامنه ی نیروی اعمالی توزیع گاوسی و یا توزیع دوقله ای دارد روی آنها اعمال کردیم. در این شرایط یک رفتار دینامیکی دسته جمعی جدید مشاهده می شود؛ به این صورت که در یک زمان تمام نوسانگرها به طور همگام حرکت می کنند و در لحظه ی بعد کاملاً ناهمگام می شوند. همچنین بررسی رفتار شبکه های مختلف تحت این مدل نشان می دهد دامنه ی پارامتر نظم با افزایش فرکانس نیروی خارجی کاهش و فرکانس آن افزایش می یابد. رفتار شبکه ی جهان کوچک اغلب متفاوت است. در شرایطی که نیروی اعمالی توزیع دوقله ای دارد و فرکانس های طبیعی یکسان هستند یک رفتار تشدیدی مشاهده می کنیم؛ به این صورت که دامنه ی پارامتر نظم شبکه ی جهان کوچک با افزایش فرکانس نیروی خارجی ابتدا افزایش و پس از آن کاهش می یابد.همچنین، ما به بررسی تأثیر اعمال نوفه ی سفید روی شبکه ی جهان کوچک پرداختیم. اگر نوفه ی سفید را روی تمامی نوسانگرهای شبکه ی جهان کوچک اعمال کنیم، برای مقادیر خاصی از آن مقدار پارامتر نظم به مقدار بیشینه (کوچکتر از یک) می رسد و به اصطلاح همگامی تصادفی داریم. در شبکه ی جهان، تعدادی از نوسانگرها با فاز مخالف با بقیه ی نوسانگرها نوسان می کنند، که به آنها نقوص شبکه می گویند. اگر نوفه ی سفید را روی نقوص شبکه اعمال کنیم، برای مقادیری از نوفه، پارامتر نظم به مقدار بیشینه ی یک می رسد و نقوص شبکه از بین می روند.

سیستم های زیستی را می توان با شبکه های پیچیده ی عظیم متشکل از نوسانگرهای فاز مدل کرد. مدل کوراموتو یکی از گویاترین و ساده ترین مدل‍هایی است که همگامی را در شبکه های بزرگ مقیاس توصیف می کند. در این پایان نامه هم از مدل کوراموتو استفاده کرده و دینامیک شبکه های جهان کوچک را بررسی نمودیم. شبکه های تحت تمرکز ما مدل جهان کوچک حلقه ی محصور به رئوس و توری بودند. در مدل حلقه که همان مدل واتس استروگاتس بود شاخص های جهان کوچک قبلا پیدا شده بودند و ما محدوده ی مناسب احتمال بازارایی که به ازای آن شبکه خواص جهان کوچکی را داشت، می دانستیم. در مورد توری با استفاده از مدل سازی های عددی و محاسبه ی طول کوتاهترین مسیر و ضریب خوشگی میانگین در مقادیر مختلف احتمال بازارایی و نیز پیدا کردن نقطه ی گذار سیستم از حالت غیر وابسته به شرایط اولیه به حالت وابسته، گستره ای مناسب برای این احتمال به دست آوردیم که در این گستره از احتمال بازارایی شبکه جهان کوچک است. چنین شبکه ای را توری جهان کوچک نامیدیم. در فصل 5 با وارد کردن یک پارامتر جدید به معادله ی کوراموتو، یعنی تأخیر زمانی، سعی کردیم دینامیک سیستم را پیش بینی و سپس با محاسبات عددی مشاهده کنیم. هدف از وارد کردن این پارامتر واقعی تر کردن جواب های معادله و در نظر گرفتن تأخیرهای زمانی ناشی از تبادل اطلاعات در سیستم های طبیعی بود. این تأخیرهای ناشی از تبادل اطلاعات نه تنها در همه ی سیستم ها وجود دارند،بلکه قابل اغماض نبوده و اثرات قابل توجهی در رفتار جمعی عناصر شبکه دارند. در فصل 6 نتایج مدل سازی های عددی خود بر روی هر دو نوع شبکه ی جهان کوچک را ارائه دادیم. بررسی رفتار جمعی عناصر شبکه ها با محاسبه ی مقدار پارامتر نظم شبکه که معیاری از همگامی بود انجام شد. به این منظور در مقادیر مختلف تأخیر زمانی و نیز در حالت بدون تأخیر، تغییرات پارامتر نظم شبکه ها را نسبت به تغییرات زمان مشاهده و مقایسه کردیم. در تمامی موارد به ازای مقادیر خاصی از تأخیرات جفت شدگی شاهد افت همگامی و گاهی هم شاهد حفظ یا حتی افزایش سطح همگامی سیستم بودیم. از طرف دیگر دیده شد که دینامیک بودن یا پایدار بودن سیستم هم بستگی به مقدار تأخیر دارد. در این بین به منظور آن که علاوه بر رفتار جمعی سیستم اطلاعاتی هم در مورد ساختارهای محلی شبکه به دست بیاوریم از ماتریس همبستگی استفاده کرده و در همه ی حالات ظهور و ناپدید شدن و نیز کوچک و بزرگ شدن خوشه های همگام شبکه را مشاهده نمودیم. در مورد توری جهان کوچک گذار از حالت همگام به حالت ناهمگام به صورت تقریبا ناگهانی رخ می داد که حتی در بعضی مقادیر خاص از احتمال بازارایی این گذار به صورت انفجاری بود؛ انفجاری که سیستم را از حالت همگام و پایدار به حالت ناهمگام و ناپایدار، که البته به صورت تدریجی شکل پایدار به خود می گرفت، می برد. بازگشت از این حالت نیز تقریبا مانند این بود که فیلمی که از فرآیند گرفته شده به عقب بازگردانده شود. ابتدا ناهمگامی پایدار تدریجا فرم ناپایدار به خود گرفته و سپس به طور ناگهانی تبدیل به فاز همگام و پایدار می شد. لازم به ذکر است که در تمامی محاسبات روی شبکه ها پارامتر متغیر ما در واقع ضرب فرکانس ذاتی در تأخیر زمانی بود که ما آن را به صورت یک پارامتر مجزای بی بعد در نظر گرفتیم و اثر فرکانس ذاتی را در اثر جفت شدگی ادغام کردیم. بدین صورت توانستیم جواب هایی جامع تر و شامل تر برای انواع سیستم های زیستی با هر ابعادی و هر نوع اطلاعاتی که در درونشان جابجا می کنند بدست آوریم. فقط کافیست که این سیستم بتواند با شبکه های پیچیده مدل شود.

تاکنون بحث ها و چالش های زیادی در مورد وجود اثرات کوانتومی در ساختارهای میکروسکوپی نورون های مغز انسان شده است. در سال های اخیر, برخی شواهد تجربی به دست آمده مبنی برآن بوده اند که اثرات کوانتومی می توانند در بهبود توصیف عملکرد سیستم های زیستی نقش مهمی داشته باشند.‎ در این پایان نامه بطور کلی کانال های یونی را مورد بررسی قرار می دهیم و تمرکز کار بر روی ساختار نانومقیاس فیلتر انتخابگر درون کانال یونی می باشد که در این راستا از مدل هاچکین-هاکسلی که یکی از مدل های زیستی نورون در توصیف عملکرد نورون و تولید پالس های الکتریکی می باشد استفاده کردیم که از نظر توصیف زیستی بسیار قوی عمل می کند.‎ درواقع مدل ‎‏هاچکین-هاکسلی در سال ‎1952‎ زمانی پیشنهاد شد که هنوز ساختار حقیقی و دقیق کانال های یونی شناخته نشده بودند. امروزه به خوبی مشخص شده است که در بسیاری از کانال‏ های یونی, دریچه هایی وجود دارند که جریان های یونی را کنترل می کنند که خود شامل فیلتری به نام فیلتر انتخابگر هستند که درون کانال یونی قرار دارند، فیلترهای انتخابگر بوسیله ی محرک های الکتریکی و شیمیایی و نور و گرما و یا حتی با برهم کنش های شیمیایی فعال می شوند. این طور به نظر می رسد که فیلتر انتخابگر مسئولیت انتخاب یون ها و انتقال سریع برای یون های خاص را در طول غشای سلول های تحریک پذیر برعهده دارد. اخیرا استدلال شده است که اثرات کوانتومی در فیلتر انتخابگر ممکن است عامل مهم در کارکرد بسیار موثر کانال یونی باشد. در این پایان نامه با درنظرگیری اثر کوانتومی در فیلتر انتخابگر, معادله ی هاچکین-هاکسلی را به یک معادله ی نیمه کلاسیکی تبدیل می کنیم و نتایج آن را مورد بررسی قرار می دهیم. همچنین با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی زمان‏ وادوسی را برای برهم نهی یون ها به دست می آوریم. نتایج نشان می دهد که پتانسیل های عمل ایجاد شده در نورون های مغز می توانند تحت تاثیر اثرات کوانتومی باشند و نمی توانیم ‏با قطعیت بگوییم که پردازش اطلاعات در نورون ها ریشه ی کوانتومی ندارند.

از آن جایی که فرآیند دیدن با تحریک گیرنده های فوتونی در شبکیه توسط نور آغاز می شود‏‏، انرژی فوتونی که به چشم برخورد می کند‏ باید به اندازه ی کافی زیاد باشد‏‏، در صورت کافی نبودن آن‏، به انرژی گرمایی هم نیاز خواهد بود. دو نوع گیرنده ی فوتونی در شبکیه وجود دارند که هر کدام به طول موج خاصی از نور حساس می باشند‏. با استفاده از روابط تئوری و تجربی که ارائه شده است‏، به بررسی حساسیت این گیرنده های فوتونی به طول موج خواهیم پرداخت. ‏از روی روابط مربوط به حساسیت فوتونی می توان به این نتیجه رسید که گیرنده ها نقش آشکارساز کوانتومی دارند و منجر به تقلیل حالت کوانتومی فوتون می شوند که در طی این فرآیند‏، فوتون به سیگنال کلاسیکی تبدیل شده و به سمت قشر بینایی فرستاده می شود. حال این سوال مطرح می شود که آیا حالت کوانتومی فوتون دوباره می تواند در مغز ایجاد شود؟ آزمایش های اخیر بر روی نورون ها نشان داده است که نورون ها می توانند انتقال دهنده و گسیلنده ی نور باشند. در هر دو سیستم نورونی و فوتوسنتزی‏ پس از جذب نور در سیستم‏، گسیل دوباره ی آن مشاهده شده که به آن گسیل تأخیری می گویند‏، همچنین گسیل خودبه خودی از نورون ها نیز وجود دارد که گسیل بیوفوتونی می گویند. در این پروژه فرض شده است که در مغز‏، فرابرد کوانتومی رخ دهد و مجدداً حالت کوانتومی فوتون ایجاد شود. در ادامه گسیل تأخیری به شکل بیوفوتون در مغز با فرابرد کوانتومی معادل گرفته شده و به این ترتیب مدلی را برای گسیل بیوفوتون در گذرگاه های بینایی مغز پیشنهاد دادیم که در آن از رهیافت مدار کوانتومیِ "براسارد`` استفاده شده است. در این مدل با انجام محاسبات کوانتومی نشان دادیم که از طریق گسیل بیوفوتون ها می توان حالت کوانتومی فوتون را مجدداً در مغز ایجاد کرد که در نهایت پردازش پایانی‏ در مغز ا‏نجام خواهد شد.

انتقال انرژی یا بار الکتریکی از مهمترین پدیده ها در فیزیک و حتی در زیست شناسی می باشد. برای مثال می توان به انتقال بار الکتربکی در dna و یا انتقال بار یا انرژی در ساختار های فتوسنتز اشاره کرد. اخیراً شواهدی مبنی بر اینکه مکانیک کوانتوم نقش بسزایی در پدیده های زیستی دارد، مشاهده شده است که از مهم ترین آن ها می توان یه ترکیبات درونی فتوسنتز اشاره کرد که از مشاهدات تجربی به وسیله ی آزمایشات طیف سنج تأیید شده است. در این پایان نامه ابتدا به تعریف سیستم های باز می پردازیم، سپس دو مدل شبیه سازی شده ی انتقال انرژی در فیلترهای انتخابگر درون سلول را در حالت ایستا معرفی می کنیم، مدل منظم و نامنظم. سپس با رهیافت مکانیک کوانتوم اتلاف، نوفه و بی نظمی درون هر دو سیستم (منظم و نامنظم) را بررسی می کنیم و خواهیم دید که اثر مخرب اتلاف روی حالت منظم به صورت توانی و روی حالت نامنظم به صورت نمایی پدیدار می شود. همین طور نقش نوفه روی حالت منظم، مخرب و روی حالت نامنظم، سازنده است. سپس نقش مکانیک کلاسیک با مکانیک کوانتوم به صورت همزمان بررسی می شود و خواهیم دید که مکانیک کلاسیک نقش چندانی روی حالت منظم ندارد ولی روی حالت نامنظم کاملا موثر است. در پایان نیز بی نظمی آماری روی سیستمی متشکل از پنج نوسانگر بررسی خواهد شد و خواهیم دید که بی نظمی آماری معمولاً روی فرکانس های بالا نقش سازنده روی انتقال انرژی دارد.

در این تحقیق تمرکز ما بر تعیین کانون صرع، پیدا کردن حالت های همبستگی و حتی پیش بینی صرع با تحلیل دو مجموعه داده می باشد.