با بهره گرفتن از این سینتیک می توان معادلات مصرف تک تک اجزا را به شکل زیر نوشت ]۳۰[.
سرعت تولید پتانسیل سایت نوع k
(۵-۱)
سرعت تولید سایت خالی نوع k
(۵-۲)
شبه سرعت انتقال زنجیر توسط هیدروژن
(۵-۳)
سرعت مصرف مونومر
(۵-۴)
جهت محاسبه سرعت مصرف ممان ها از روابط زیر استفاده می شود ]۳۱[.
سرعت تولید مومنتوم درجه صفر برای زنجیره زنده

(۵-۵)
سرعت تولید مومنتوم درجه اول برای زنجیره زنده
(۵-۶)
سرعت تولید مومنتوم درجه دوم برای زنجیره زنده
(۵-۷)
سرعت تولید مومنتوم درجه صفر برای کل زنجیره ها
(۵-۸)
سرعت تولید مومنتوم درجه اول برای کل زنجیره ها
(۵-۹)
سرعت تولید مومنتوم درجه دوم برای کل زنجیره ها
(۵-۱۰)
همان طور که مشاهده می شود در معادلات سرعت از یکسری ثوابت سینتیکی استفاده شده است که در معادلات سرعت موجود نیست این مقادیر شبه ثوابت سینتیکی هستند که به جهت استفاده از همان معادلات سرعت در مورد کوپلیمریزاسیون تعریف می شوند که روابط آن در زیر آمده است.]۳۲، ۲۹[
(۵-۱۱)
(۵-۱۲)
(۵-۱۳)
(۵-۱۴)
(۵-۱۵)
(۵-۱۶)
(۵-۱۷)
(۵-۱۸)
مقادیر ثوابت سینتیکی از مرجع ]۳۳[ استخراج شده است که به قرار زیر می باشد.
جدول ۵-۲- مقادیر ثوابت سینتیکی ]۳۳[
۵-۲- مدل ریاضی
حال با مشخص شدن سینتیک و معادلات سرعت مصرف اجزا مختلف وفرضیات زیر واکنش وهمچنین معلوم بودن ثوابت سینتیکی واکنش می توان با نوشتن معادلات موازنه جرم وانرژی در حالت ناپایا روابط مورد نیاز جهت مدل کردن سیستم را بدست آورد.
می توان مدل سازی و شبیه سازی یک راکتور بستر سیال برگشتی که برای تولید پلیمر به کار می رود را تا حد زیادی به وسیله فرضیه های مناسب راحت تر کرد. زمانی که سامانه راکتور بستر سیال با یک جریان برگشتی قابل ملاحظه و یک درصد تبدیل کم در هر بار عبور از سراسر بستر وجود داشته باشد، گرادیان غلظت عمودی در سراسر بستر، بسیار کوچک است و می توان از آن چشم پوشی کرد. هم چنین می توان فرض کرد، هر دو فاز گاز و جامد در بستر سیال به طور کامل مخلوط می شوند. با وجود این، حتی اگر گاز جریان پیستونی قالبی خالص را درسراسر بستر سیال تجربه کرده باشد، از آن جا که درصد تبدیل در راکتور بستر سیال فازی گازی کم است (حدود ۵- ۳ درصد) حجم بسیار زیادی از مواد اولیه واکنش نداده به وسیله جریان برگشتی دوباره به راکتور برگشت داده می شود که این شدت جریان برگشتی زیاد، راکتور بستر سیال را به راکتور CSTR شامل فاز امولسیون نزدیک کرده و می توان با تخمین خوبی از این راکتور به جای راکتور بستر سیال گازی استفاده کرد[۹]. هم چنین، به علت بزرگی نسبت جریان برگشتی به خوراک تازه ورودی به راکتور (نسبت جریان برگشتی به خوراک تازه، تقریبا ۴۰ به ١ است)، فرضیه خوب مخلوط شده برای فاز گازی معتبر خواهد شد. بنابراین راکتور بستر سیال با سامانه برگشتی، مانند یک CSTR با جریان برگشتی است که شامل فاز جامد خوب مخلوط شده در تعامل با یک فاز گازی خوب مخلوط شده است [۳۴]. همچنین در این مدل از مقاومت انتقال جرم و حرارت بین ذره و کاتالیست صرف نظر میشود و از خروج پلیمر از بالای بستر صرف نظر می شود.در همین راستا، مدل فرایند تولید پلی اتیلن سبک خطی با بهره گرفتن از راکتورهای بستر سیال مبتنی بر فناوریSpherilene ]35[ ، که شامل بخش های مختلفی از جمله راکتورها، جریان های خوراک ورودی و برگشتی و مبدل ها می باشد، صورت خواهد گرفت.با توجه به فرضیات ذکر شده معادلات موازنه ی جرم و انرژی در حالت ناپایا برای راکتور اول به صورت زیر در نظر گرفته شده است. به منظور پیشبینی ترکیب اجزای مونومرهای “i” و هیدروژن درون راکتور در هر لحظه موازنه مولی برای هر جزء نوشته می شود.
(۵-۱۹)
که در آن اندیس ۱ معرف خصوصیات راکتور ۱ می باشد. موازنه ی دینامیک برای کاتالیست نیز توسط معادله ی زیر به دست می آید.
(۵-۲۰)
برای سایت فعال نوع k موازنه ی جرم به صورت زیر نوشته می شود:
(۵-۲۱)
که در آن: . به طور مشابه موازنه ی های زیر برای کوپلیمر زنده و بالک با طول زنجیر n به دست می آید.
(۵-۲۲)
موازنه ی انرژی نیزبه صورت زیر و با در نظر گرفتن دینامیک مبدل پوسته لوله و single pass با جریان غیرهمسو به صورت زیر در می آید:
(۵-۲۳)
معادله ی موازنه ی انرژی برای مبدل نیز به صورت معادله ی ۴-۲۴ برای قسمت لوله و معادله ی ۴-۲۵ برای قسمت پوسته در نظر گرفته می شود.
(۵-۲۴)
(۵-۲۵)
نمادهای موجود در این معادلات در قسمت علائم و نمادها توضیح داده شده است.
تمام این معادلات برای راکتور دوم نیز صادق بوده به استثناء معادلات موازنه ی کاتالیست و سایت فعال و موازنه ی انرژی که برای راکتور دوم به صورت زیر است:
(۵-۲۶)

Extraction Method: Principal Component Analysis.
Rotation Method: Varimax with Kaiser Normalization.

a. Rotation converged in 7 iterations.

نتایج تحلیل عاملی:
فرایند تحلیل عاملی با ۳۶ نسبت مالی آغاز شد. نسبت گردش دارایی ثابت، نسبت پوشش بهره و نسبت گردش حساب دریافتنی از تحلیل به سبب ظرفیت عاملی پایین حذف شده اند. ۳۳ قلم باقیمانده دوباره تحلیل شد. تحلیل عاملی با چرخش واریماکس متعامد اجرا شد تا ابعاد اساسی اقلام فراهم شده برای نسبت های مالی ارزیابی شود. نتایج بدست آمده در جدول ۴-۴ ارائه شده است. تحلیل عاملی، ۱۰ فاکتور کنترل پذیر و معنی دار را شناسایی کرد. جدول ۴-۳ نشان داد که این ۱۰ عامل حدود ۸۵ درصد کل تغییرات را توضیح می دهند. ۳۰ درصد تغییرات به وسیله عامل اول (۲۱ درصد) و عامل دوم (۱۱ درصد) شرح داده می شود.

عامل ۱: مهم ترین عامل است که ۸۶/۲۰ درصد کل تغییرات را شرح می دهد. هفت نسبت بدهی به حقوق صاحبان سهام، نسبت اهرم مالی، نسبت دارایی ثابت به ارزش ویژه، نسبت بدهی جاری، نسبت گردش حقوق صاحبان سهام، نسبت سود قبل از مالیات به حقوق صاحبان سهام و نسبت ارزش بازار به ارزش دفتری تحت این عامل گروه بندی شده اند. همه متغیرها به جز نسبت سود قبل از مالیات به حقوق صاحبان سهام مثبت بوده و مقدارهای به ترتیب ۰٫۹۹۹ ، ۰٫۹۹۹ ، ۰٫۹۵۳ ، ۰٫۹۹۸ ، ۰٫۹۹۸ ، ۰٫۹۹۳ و ۰٫۹۹۲ داشته اند.
عامل ۲: دومین عامل اصلی که ۹۹/۱۰ درصد کل تغییرات را نشان می دهد. پنج نسبت جاری، نسبت آنی، نسبت سرمایه در گردش به فروش، نسبت سرمایه در گردش به جمع دارایی و نسبت بدهی تحت این عامل گروه بندی شده اند. همه متغیرها به جز نسبت بدهی مثبت بوده و مقدارهای به ترتیب ۰٫۸۹۲ ، ۰٫۷۱ ، ۰٫۶۸۷ ،۰٫۹۳۲ و ۰٫۷۳۵ داشته اند.
عامل ۳: این عامل ۶۱/۹ درصد کل تغییرات را نشان می دهد. چهار نسبت حاشیه سود ناخالص، حاشیه سود عملیاتی، حاشیه سود خالص و سود هر سهم تحت این عامل گروه بندی شده اند. همه متغیرها مثبت بوده و مقدارهای به ترتیب ۰٫۸۸ ، ۰٫۹۳۱ ، ۰٫۸۸۱ و ۰٫۵۹۳ داشته اند.
عامل ۴: این عامل ۱/۹ درصد کل تغییرات را نشان می دهد. سه نسبت رشد دارایی، نسبت رشد سود خالص و نسبت رشد فروش با مقدار مثبت هر کدام ۱ تحت این عامل گروه بندی شده اند.
عامل ۵: ۰۳/۹ درصد کل تغییرات با این عامل شرح داده می شود. سه نسبت گردش خالص سرمایه در گردش، نسبت موجودی کالا به سرمایه در گردش و بازده سرمایه در گردش با مقدارهای مثبت به ترتیب ۰٫۹۹۷ ، ۰٫۹۹۷ و ۰٫۹۹۶ تحت این عامل گروه بندی شده اند.
عامل ۶: ۸۷/۷ درصد کل تغییرات با این عامل شرح داده می شود. سه نسبت گردش دارایی غیرجاری، نسبت دارایی جاری به کل دارایی و نسبت بدهی جاری به کل بدهی تحت این عامل گروه بندی شده اند. همه متغیرها مثبت و مقدارهای به ترتیب ۰٫۷۳۱ ، ۰٫۸۶۶ و ۰٫۷۷۴ داشته اند.
عامل ۷: این عامل ۶۲/۵ درصد کل تغییرات را توضیح می دهد و شامل دو نسبت وجه نقد و نسبت وجه نقد و معادل آن به دارایی جاری با مقدارهای مثبت ۰٫۹۲۸ و ۰٫۹۳ می باشد.
عامل ۸: این عامل ۲۸/۵ درصد کل تغییرات را توضیح می دهد. دو نسبت گردش دارایی و نسبت گردش دارایی جاری با مقدارهای مثبت ۰٫۷۳۵ و ۰٫۸۹۴ در این گروه قرار می گیرد.
عامل ۹: ۱۱/۴ درصد کل تغییرات با این عامل شرح داده شده است و شامل سه نسبت گردش موجودی کالا، نسبت آنی و نسبت موجودی کالا به دارایی جاری می باشد که دو نسبت اول مقدار مثبت و نسبت سوم مقدار منفی دارد. مقدار متغیرها به ترتیب ۰٫۶۲۹ ، ۰٫۵۳۲ و ۰٫۷۹۸ می باشد.
عامل ۱۰: ۰۶/۳ درصد کل تغییرات را توضیح می دهد. دو نسبت بدهی بلندمدت با مقدار منفی ۰٫۶۴۶ و نسبت قیمت به سود هر سهم با مقدار مثبت ۰٫۷۵۵ تحت این عامل گروه بندی شده اند.
۴-۲-۱-۲- الگوریتم درخت تصمیم بورس اوراق بهادار
همانطور که در فصول قبل بیان شد ۳۹ نسبت مالی به عنوان متغیرهای ورودی الگوریتم تعریف شده است. برای تعریف متغیر خروجی از دو نسبت بازده دارایی و بازده حقوق صاحبان سهام استفاده شده است که با توجه به معیار میانه، شرکت ها به دو گروه موفق و ناموفق تقسیم شده اند: گروه با رتبه عملکرد بالاتر از میانه به عنوان موفق و گروه با رتبه عملکرد پایین تر از میانه به عنوان ناموفق ارزیابی شده اند. چهار نوع درخت تصمیم به کار برده شد: CHAID,C&RT, C5.0 , QUEST. ابتدا ۷۰% داده ها برای آموزش و ۳۰% آن ها برای تست درنظرگرفته شدند. مدل پیاده سازی الگوریتم در نرم افزار clementine به صورت شکل ۴-۱ می باشد.
شکل ۴-۱: مدل پیاده سازی الگوریتم در نرم افزار clementine
شکل ۴-۲ نمودار درخت CHAID را برای کل شرکت های پذیرفته شده در بورس نشان می دهد.
شکل ۴-۲: نمودار درخت CHAID
شکل ۴-۳ نمودار درخت C&RT را برای کل شرکت های پذیرفته شده در بورس نشان می دهد.
شکل ۴-۳: نمودار درخت C&RT
شکل ۴-۴ نمودار درخت QUEST را برای کل شرکت های پذیرفته شده در بورس نشان می دهد.
شکل ۴-۴: نمودار درخت QUEST
شکل ۴-۵ نمودار درخت C5.0 را برای کل شرکت های پذیرفته شده در بورس نشان می دهد.
شکل ۴-۵: نمودار درخت C5.0
میزان اهمیت هر یک از نسبت های مالی در هر درخت در جدول ۴-۵ خلاصه شده است.

جدول ۴-۵: میزان اهمیت هریک از متغیرهای مستقل در بورس

مدل

CHAID

C5.0

C&RT

QUEST

Cd

۲۰%

۱۵%

۰/۱۵

(فخارمنش،۱۳۸۶،ص ۹)
۳-۱۲ صنایع شهرستان برخوار و میمه
شهرستان برخوار و میمه با داشتن ۴۰۴ کارگاه صنعتی ۲/۱۵ درصد کارگاههای صنعتی منطقه اصفهان را در بردارد و هرگاه کارگاههای دارای ۱۰ نفر به بالا را در نظر بگیریم این نسبت به ۴/۲۱ درصد به بالا را نشان می دهد بنابراین گرچه کمبود آب و کیفیت بحرانی آن در منطقه محدودیت جدی به شمار رفته است اما نیروی شاغل در کشاورزی این کمبود را در کارگاههای صنعتی منطقه جبران نموده است چنانچه درصد بیکاران جمعیت فعال در سال ۱۳۷۰ در این شهرستان ۸/۷ درصد بوده است و در نقاط شهری ۴/۸ درصد جمعیت فعال و در نقاط روستایی ۵/۵ درصد جمعیت فعال روستایی بیکار بوده اند. (غازی، ۱۳۷۴، جلد اول، ص ۳۸)

از این رو ایجاد صنایع کارگاهی کوچک در شرق این شهرستان حد فاصل بین حبیب آباد و کمشچه و صنایع بزرگ در حد فاصل بین میمه و اصفهان (۷۰ کیلومتری شهر اصفهان) توصیه می شود چرا که تعداد کارگاهها و صنایع موجود فوق العاده هوای شهرستان بخش برخوار و حتی شهراصفهان را هم در معرض آلودگی جدی قرار داده اند چنانچه فقط پتروشیمی اصفهان و پالایشگاه و نیروگاه شهید منتظری در حدود سالانه ۳۵۰ هزار تن آلودگی را به هوا منتشر می کنند (گزارش اداره محیط زیست اصفهان، ۱۳۶۷) و اگر بقیه کارگاهها را هم سالانه ۱۵۰ هزار تن فرض کنیم سالیانه انتشار ۵۰۰۰۰۰ تن آلودگی در فضا محیط زیست، انسانها و گیاهان را در معرض آلودگی جدی قرار داده که اگر بر تمرکز صنایع در حد فاصل بین شاهین شهر اصفهان و یا مورچه خورت ادامه دهند خسارات جبران ناپذیر جانی و مالی آن با هیچ قیمتی و هیچ ملاکی قابل توجیه نیست.
در تعیین محل صنایع کارخانه ایی توجه به محیط طبیعی نقش فزاینده دارد خیلی مشکل است جامعه ای طرح و توسعه صنایع کارخانه ایی را در یک ناحیه بدون توجه با افزایش هزینه و استمرار آن قبول نماید. آلودگی محیط اطراف با توجه به دفع خروج مواد زائد کارخانه ایی، صداهای ناهنجار در رابطه با گسترش صنایع و تراکم ترافیک در رابطه با حرکت و جابجایی نیروی کارگر، حمل و نقل تدارکات مربوط به کارخانه و توزیع تولیدات اجباراً تأثیر منفی و وحشت آور بر روی زندگی ناحیه و محیط اطراف کارخانه بوجود می آورد اما اخیراً با طرح قانون عدم آلودگی محیط زیست صاحبان صنایع مسئولیت محیط اطراف خود را به عهده گرفته اند. از این رو کنترل آلودگی برای سیاستگزاران از جنبه تکنیکی و سیاسی فوق العاده مهم می باشد در این مورد اولاً دو عنصر آب و هوا بصورت مطلوب برای مردم ارزشمند بوده و از قداست بالایی برخوردار هستند ثانیاً مردم دولت و سیاستگزاران بخش عمومی را مسئول حفاظت این دو عنصر می دانند ثالثاً بعلت گران بودن هزینه های کاهش آلودگی و عدم قبول و اجرای شیوه های کاهش دهنده آلاینده ها روزبروز سطح آلودگی افزایش نشان می دهد و خسارات جبران ناپذیری به محیط طبیعی وارد می سازد. (قره نژاد، ۱۳۷۲، ص ۷۷-۷۵)
با توجه به آنچه گفته شد به هیچ وجه احداث صنایع جدید در محور اصفهان شاهین شهر، توصیه نمی شود و صنایع کوچک شرق این شهرستان حدفاصل کمشچه و حبیب آباد و ۷۰ کیلومتری جاده اصفهان تهران صنایع کارگاهی بزرگ توصیه می شود با توجه به جهت بادها که غربی شرقی می باشد و با توجه به شیب زمین که جهت شیب غربی شرقی می باشد ایجاب می نماید کارخانجاتی که دارای پساب فاضلاب زیاد و دارای آلودگی می باشند در شرق شهرستان احداث کردند به این دلیل که با توجه به شیب منطقه و نزدیکی به باتلاق گاوخونی از این طریق دفع می گردد ولی چنانچه چنین کارخانجاتی در غرب احداث گردد بر روی آب آشامیدنی شهرها و روستاهای بخش برخوار اثرات نامطلوب دارد.
۳-۱۳ پالایشگاه اصفهان
موقعیت :۵ کیلومتری ضلع شما لی شهر اصفهان
سال تاسیس ۱۳۵۴ و سال بهره برداری ۱۳۵۸
تولیدات اصلی:انواع گازها ،بنزین،سوخت جت ،حلا ل ها ،نفت،نفت کوره،انواع قیر ،گوگرد وفرآورده های دیگر نفتی
مواد اولیه مصرفی:نفت خام ومقداری مواد شیمیا یی که در فرایند تو لید به مصرف می رسد.
میزان تولید: بیش از ۱۸ میلیارد متر مکعب (۱۳۷۵)
تامین آب مورد نیا ز: زاینده رود
میزان فاضلا ب صنعتی :۳۲۰ متر مکعب در سا عت
میزان کلی انتشار آلودگی حاصل از پالایشگاه اصفهان در جدول شماره ( ۳-۵) درج گردیده است.
جدول(۳-۵) میزان انتشار آلودگی پالایشگاه استان اصفهان

فاکتورهای آلاینده

میزان آلاینده ها( پوند در سال)

HCHO آلوئیدها

۳۷۷۴۶۰

Co منواکسید کربن

۶/۳۵۴۶۶۱

HC هیدروکربن ها

۳۴۸۹۶۲

NOX اکسید نیتروژن

۸/۶۵۰۱۱۳۹۹

درخت­های تصمیم درهوش مصنوعی^[۱۱۵] برای نمایش مفاهیم مختلفی نظیر ساختار جملات، معادلات، حالات بازی، و غیره استفاده می­شوند.

آشنایی با درخت تصمیم

درخت تصمیم درختی است که نمونه­ها را به نحوی دسته­بندی می­ کند که از ریشه به سمت پائین رشد کرده و در نهایت به گره­های برگ می­رسد. هر گره داخلی یاغیر­برگ^[۱۱۶] با یک ویژگی^[۱۱۷] مشخص می­ شود. این ویژگی سوالی را در رابطه با مثال ورودی مطرح می­ کند. درهر گره داخلی به تعداد جواب­های ممکن به این سوال شاخه^[۱۱۸] وجود دارد که هر یک با مقدار آن جواب مشخص می­شوند. برگ­های این درخت با یک کلاس و یا یک دسته از جواب­ها مشخص می­شوند.
درخت تصمیم پیش ­بینی خود را در قالب یک سری از قوانین توضیح می­دهد در حالیکه در شبکه عصبی تنها پیش ­بینی نهایی بیان می­ شود و چگونگی عملکرد آن در خود شبکه پنهان است. در این سیستم هم مانند شبکه ­های عصبی نیاز به داده ­های آموزشی^[۱۱۹] است تا بتوان ساختاردرخت مورد نظر را تشکیل داد.
متغیرها در درخت تصمیم می­توانند به دو صورت عددی یا رده­ای باشند. در صورتی که داده ­ها از نوع عددی باشند، آنگاه برای طبقه ­بندی و ایجاد هر گره باید یک حد­آستانه^[۱۲۰] برای ویژگی مورد نظر برای شکستن تصمیم به دو مسیر متفاوت استفاده نمود.
علت نامگذاری آن با درخت تصمیم این است که درخت­فرایند تصمیم ­گیری برای تعیین دسته یک مجموعه مثال از ورودی را نشان می­دهد. شکل ‏۶‑۱ یک درخت تصمیم نمونه که دارای دو کلاس بوده را نشان می­دهد که در آن دو پارامتر  و  به عنوان ویژگی غالب از بین ویژگی­های دیگر اتخاب شده است. پارامترهای  و  به عنوان مقادیر آستانه انتخاب شده ­اند. این درخت دارای ۳ برگ و ۲ گره داخلی بوده و اندازه آن برابر ۵ می­باشد.

شکل ‏۶‑۱: درخت تصمیم نمونه
. برخی اوقات بریدن بعضی شاخه­ های ضعیف­تر درخت، باعث بهبود قدرت پیش ­بینی آن ­شده که به این عملیات هرس^[۱۲۱] می­گویند.
از مزایای درخت تصمیم می­توان به نکات زیر اشاره نمود:

• • بیان کردن پیش ­بینی­ها در قالب یکسری از قوانین

• • عدم نیاز به محاسبات خیلی پیچیده به منظور دسته­بندی

• • قابل استفاده برای همه متغیرها گسسته و پیوسته

• • مشخص کردن ویژگی­های غالب در دسته­بندی

الگوریتم­های متفاوتی برای ایجاد درخت وجود دارد که روش  رایج­ترین آن­ها می­باشد.

نحوه عملکرد درخت تصمیم

روش­های مختلفی برای انتخاب نقطه شکست وجود دارد که از آن جمله می­توان به شاخص جینی^[۱۲۲] و آنتروپی^[۱۲۳] نام برد که به ترتیب در معادلات (‏۶‑۱) و (‏۶‑۲) نشان داده شده است.

در روابط فوق،  میزان فراوانی نمونه خارجی در یک کلاس به کل جمعیت نمونه­ها و  تعداد کلاس­ها یا تعداد دسته­های مجموعه نمونه­ها می­باشد.
در روش  از یک مقدار آماری به نام بهره اطلاعات^[۱۲۴] استفاده می شود و با بهره گرفتن از این شاخص مشخص خواهد شد که یک ویژگی تا چه مقدار قادر است مثال­های آموزشی را بر حسب دسته­بندی آنها، جدا کند. در حقیقت با این شاخص تمام ویژگی­های نمونه­های آزمایش را به همراه مقدار آنتروپی هر کلاس بررسی می­ کند. از میان ویژگی­های مختلف، آن ویژگی که مقدار آنتروپی حداقل را دارد را به عنوان ویژگی غالب بر می­گزینند و گره مربوط به آن ویژگی را ایجاد می­ کنند. آنتروپی مقدار خلوص یا ناخالصی، همگنی یا ناهمگنی یک مجموعه دلخواه را بیان می­ کند.

فراگیر ساخته

قیاسی

نا مشخص

کاوشگری

داده شده

قیاسی

از قبل مشخص

اکتشافی

فراگیر ساخته

استقرایی

از قبل مشخص

حل مسئله

۲-۱۷- آزمون تیمز ملاک بین المللی در ارزیابی برنامه درسی
آزمون تیمز ملاک بین المللی در ارزیابی برنامه درسی قصد شده، اجرا شده وآموخته شده هر چهار سال برگزار می شود. کریمی (۱۳۸۴) درمطالعه تطبیقی استاندارهای آموزش علوم در ایران و کشورهای موفق در آزمون تیمزکه از نوع مطالعات کیفی است، با بهره گرفتن از الگوی بردی به بررسی تطبیقی استانداردها و چارچوبهای برنامه درسی آموزش علوم دوره آموزش عمومی در ایران و چند کشور موفق در آزمونهای تیمز پرداخته است. از بین یازده کشور مؤفق که در طول سه دوره آزمون تیمز طی سالهای ۱۹۹۵، ۱۹۹۹ و ۲۰۰۳ دارای میانگین امتیازهای بهتری بودند، پنج کشور سنگاپور، ژاپن، انگلستان، استرالیا و ایالات متحده آمریکا جهت مطالعه انتخاب شدند. کشورهای مورد مطالعه دارای نظامهای آموزشی متنوعی هستند و در زمینه تدوین استانداردهای آموزشی و یا چارچوب‌های برنامه درسی ملی پیشگام بوده و برنامه‌های آموزشی مدونی برای سالهای آتی طراحی نموده‌اند و انتخاب آنها به همین علت بوده است. دربین کشورهای مورد مطالعه،فقط ایالات متحده دارای استانداردهای ملی آموزش علوم است وسایر کشورها دارای برنامه درسی ملی (ژاپن، انگلستان، سنگاپور)یا ایالتی (استرالیا) بوده ویا درحال تدوین آن هستند(ایران).روی این اصل جهت بررسی و مقایسه نظام آموزشی علوم درکشورهای مورد مطالعه، از چارچوب‌های برنامه درسی تیمز استفاده شده است.

در این پژوهش، اوضاع جغرافیایی، سیاسی، اقتصادی، فرهنگی و اجتماعی، ساختار و اهداف نظامهای آموزشی، چارچوب برنامه درسی علوم تجربی، ارزشیابی، تربیت معلم و روش های ارتقای رشد تحصیلی دانش‌آموزان این کشورها در مقطع آموزش عمومی مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. نتایج به‌دست آمده از این پژوهش می‌تواند به برنامه‌ریزان آموزشی و مؤلفان کتاب‌های درسی کمک نماید تا با دید وسیعتری نسبت به تغییر برنامه‌درسی و رویکردهای آموزشی اقدام نمایند.
نتایج به دست آمده بیانگر این است که اولاً محتوای درسی علوم در ایران، هماهنگ با توسعه علوم و فناوری متحول نشده ‌است. روش های سنجش و ارزش‌یابی علوم نیز بطور کامل متحول نشده ‌است و سنجش‌های کیفی و تکوینی در آموزش علوم کشورمان به خوبی اجرا نمی‌شود. از آنجایی که برنامه‌ریزی آموزشی و درسی در کشور ما براساس نیاز و شناخت وضع موجود انجام نمی‌شود، در نتیجه خروجی‌های نظام آموزشی با نیاز جامعه همخوانی ندارد. همچنین در مدارس ایران به علت عدم پرداختن به فعالیتهای عملی، آزمایش و نیز آموزش بر پایه رویکردهای فرایندی، دانش‌آموزان در بخش اهداف مهارتی و نگرشی دارای ضعف می‌باشند.
انجمن بین المللی ارزشیابی پیشرفت تحصیلی^[۹۱] (۷۱-۱۹۷۰) تحقیقاتی را در زمینه دروس علوم تجربی با عنوان (( اولین مطالعه ی بین المللی علوم )) انجام داده است و چگونگی نگرش ها، گرایش ها، روش های تدریس و پرورش مهارتهای عملی شناخت و درک نیز مورد مطالعه قرار گرفته است و مشخص شده عملکرد دانش آموزانی که در کلاسهای علوم، تجربه کار عملی داشته اند و معلمان علوم انها را به کارهای تحقیقاتی وادار کرده است بهتر بوده است(کیوز^[۹۲]،۱۹۹۲ به نقل از نصرآبادی)………
یافته‌های ملی و بین‌المللی، نگرانی‌هایی را در رابطه با آموزش علوم بخصوص در دوره آموزش عمومی ایجاد کرده‌است. سطح آموزش مدارس دولتی و غیر دولتی یکسان نیست(حسینی، ۱۳۸۱).
رویکردهای نوین آموزشی متناسب با محتوای درسی در همه مدارس اجرا نمی‌شود(فرشاد،۱۳۸۳).اهداف جدید آموزش علوم، به خوبی درک نشده ‌است و در بیشتر مدارس از همان روش های سنتی آموزش استفاده می‌شود(کیوانفر، ۱۳۸۰ واحمدی، ۱۳۸۰).
برنامه درسی قصد شده در یک کشور بیانگر نوع نگرش مسئولان، سیاست‌گذاران و برنامه‌ریزان آموزشی بوده و میزان اهمیت علوم، توجه به اصطلاحات آموزشی و استفاده از رویکردهای نوین در آموزش علوم را در آن کشور نشان می‌دهد.
سیاست آموزشی سنگاپور، متمرکز بر رشد منابع انسانی است و سعی می‌شود تا دانش‌آموزان را با نیازهای فرهنگی، اقتصادی و اجتماعی کشور آشنا ساخته و با آموزش مهارت‌های ویژه، نیروهای کاری لازم جهت رفع این نیازهاراتعلیم دهند سنگاپورجزء معدود کشورهایی است که موفق شده است تادرزمینه تلفیق فناوری اطلاعات وارتباطات بارویکردهای تربیت معلم وآموزش دانش‌آموزان قدم‌های اساسی بردارد(کو،۱۹۹۸ به نقل از کیامنش،۱۳۸۲).
ژاپن دارای برنامه درسی ملی بوده ودرآن بررشد مهارت‌های فرایندی، تصمیم‌گیری وحل مسئله و دست‌یابی به سطوح بالاتر شناختی تأکید شده است. برنامه درسی علوم درژاپن فعالیت محور بوده وتنوع کتاب‌های درسی بانظارت سیستم مرکزی دیده می‌شود. فرایند یاددهی- یادگیری علوم درژاپن طبیعت- محور بودن وبا بهره‌گیری ازمشاهده پدیده‌های علمی درطبیعت، یادگیرنده نقش فعالی دریادگیری وساخت دانش وکسب تجربه و مهارت ‌های لازم داشته ومعلم بیشتربه عنوان راهنما،مشاوروناظرایفای نقش می‌کند(مایر^[۹۳]۲۰۰۴ .به نقل ازدرکی، ۱۳۸۴).
مهمترین اهداف آموزشی برنامه درسی علوم در ژاپن، می‌توان به آموزش علوم و فناوری، توانایی فکر کردن، تصمیم‌گیری و شناخت طبیعت و قوانین حاکم بر آن اشاره کرد. اهداف مورد نظر در آموزش علوم دوره آموزش عمومی این کشور عبارتند از: رشد توانایی حل مسئله، علاقه به طبیعت و انس گرفتن با آن و درک پدیده‌ها واشیاء طبیعی. معلمان علوم بیش از یک سوم از وقت کلاس را در آزمایشگاه سپری کرده و فعالیت‌های عملی مناسبی نیز در محیط و طبیعت پیرامون مدرسه انجام می‌دهند . برنامه درسی فعالیت محور بوده و تنوع کتاب‌های درسی با نظارت سیستم مرکزی دیده می‌شود. فرایند یاددهی- یادگیری علوم از نوع فعال بوده و یادگیرنده نقش فعالی در این رویکرد داشته و معلم نقش راهنما، مشاور و ناظر را ایفا می‌کند. در کلاسهای درس علوم مفاهیم علمی به صورت یک طرفه به دانش آموزان آموزش داده نمی‌شود؛ بلکه دانش آموزان روش آموختن را فرا می‌گیرند. در نظام آموزشی کشور ژاپن، بیشترین تاکید بر رویکرد مشارکت اولیای دانش آموزان می باشد و مرکز ثقل اصلاحات مبتنی بر دانش‌آموز محوری دیده می‌شود. تمامی کادر آموزشی از رئیس منطقه گرفته تا معلم به خوبی از اصلاحات جدید آموزشی، اهداف و انتظارات آن به خوبی آگاهند. معلمان علوم بیش از یک سوم از وقت کلاس را در آزمایشگاه سپری می‌کنند. علاوه بر آزمایشگاه، فعالیت‌های عملی مناسبی نیز در محیط و طبیعت پیرامون مدرسه انجام می‌دهند. کتابهای درسی علوم دوره راهنمایی ژاپن به صورت درهم تنیده وتوسط بخش خصوصی تهیه می‌شوند وزارت آموزش و پرورش نقش نظارت بر تهیه این کتابها را ایفا می‌کند. کتابهای تهیه شده به طورگسترده‌ای از نمودارها و شکل‌های رنگی جهت بیان مفاهیم علمی وانجام فعالیت‌های آموزشی مورد نظراستفاده می‌کنند. تعدادصفحات هرکتاب درسی دوره راهنمایی به طورمیانگین ۱۳۵ صفحه است. دراین دوره نیز تعداد۱۰۵ کلاس ساعت(دوره۵۰ دقیقه‌ای) برای یک سال تحصیلی جهت آموزش علوم درنظرگرفته شده است (مایر،۲۰۰۴٫ به نقل ازکیامنش و خیریه،۱۳۸۲).
اجرای اصلاحات آموزشی درژاپن نظیر بازسازی برنامه‌ درسی به طوری که درآن سختگیری کمتر باشد و در عوض به تفکر مستقل بیشتر تأکید شود، پرداخته است. این کشور با برخورداری از نظام آموزشی اصلاح‌گرا و متمرکز که آموزش و پرورش موفق را لازمه موفقیت ژاپنی‌ها می‌داند، دارای یک برنامه درسی پویا و اصلاح گرا است(مونباشو^[۹۴]،۱۹۹۴به نقل از درکی،۱۳۸۴).
در انگلستان، طی دهه گذشته تا حدزیادی تمرکززدایی به اجرا درآمده است. انگلستان دارای سند ملی برنامه درسی بوده و فراهم نمودن فرصتهای مناسب آموزشی برای کلیه شهروندان انگلیسی به منظور بهره‌مندی از زندگی پربار و مشارکت در جامعه رقابتی قرن بیست و یکم از جمله مهمترین سیاست‌های آموزشی این کشور است.به علاوه برکاوشگری علمی،رویکردهای حل مسئله و کاربرد موثرتر فناوری در آموزش و نیز فعالیت‌های عملی مناسب جهت دست‌یابی به مهارت‌های دست‌ورزی، سطوح بالاترتفکر و رشد شناختی، فعالیت‌های گروهی و مشارکتی، و کسب سطح دانش و سواد علمی- فناورانه بالاوآماده کردن کودکان برای رشد معنوی، ذهنی و فرهنگی ازطریق علم،یادگیری مهارتهای کلیدی مثل ارتباطات،کاربرداعداد، فناوری اطلاعات در علم و همیاری وهمکاری بادیگران، ونیزکسب مهارت‌های ضروری مثل؛ مهارت حل مسئله،مهارت فکرکردن،مهارت یدی ازاهمیت به سزایی برخوردار است. در برنامه درسی انگلستان، توجه ویژه‌ای به انجام آزمایش و استفاده از رویکرد فرایندی شده است(اکانو^[۹۵]،۲۰۰۳، به نقل از صفری، ۱۳۸۵).
برنامه درسی آموزش علوم در انگلستان برای چهار مرحله کلیدی تنظیم شده است. بخش مهم آن به مدارس محول شده است و مدارس باید با بهره گرفتن از فناوری اطلاعات و ارتباطات، روش های تدریس مناسب و بکارگیری فناوری آموزشی در اجرای هر چه بهتر این برنامه درسی کوشا باشند. دانش، مهارت و درک مفاهیم در برنامه درسی آموزش علوم نقش مهمی داشته و .مشتمل بر چهار حیطه اصلی است که عبارت اند از:
. کاوشگری علمی
. روند زندگی و موجودات زنده
. مواد و خواص آنها

• فرایندهای فیزیکی

در برنامه آموزشی مرحله‌های؛ کلیدی اول (دوره چهار ساله ابتدایی)، دوم (دوره چهار ساله راهنمایی) و سوم (دوره چهار ساله متوسطه) بیشتربه رشد مهارتهای عملی تاکید شده و معلمان باید بتوانند در کنار کتاب درسی ، موضوعهای مورد بحث را به فعالیتهای عملی و آموزشهای قابل لمس تر (ملموس تر) تبدیل نمایند(سرکارآرانی،۱۳۸۳).
درنظام آموزشی ایالات متحده آمریکا تلاش برحرکت در راستای آموزش مادام العمر، علوم برای همه آمریکاییها و کسب سواد علمی، بکارگیری هوش و ذکاوت و نیز زندگی کردن در دنیای ماشینی که زاییده علوم و فناوری است، ایجاب می‌کند تا همه افراد بتوانند برای بهره‌مندی بهتراز روابط اجتماعی، فرهنگی، سیاسی و اقتصادی، دارای سواد علمی- فناورانه باشند. باید افراد از طریق آموزش و یادگیری، تفکر خلاق وانتقادی، استدلال و جستجوی منطقی علتها و معلولها، نیز حل مسئله، درک مفاهیم علمی، کاوشگری، درک رابطه بین علوم و فناوری و درک آموزش در طول زندگی به آموزش مادام العمر دست یابند. اتخاذ رویکرد شایسته محوری در حرفه آموزی از سیاست‌های آموزشی این کشورمحسوب می‌شود. این برنامه دانش‌آموزان را جهت تقویت مهارتهای فکری و درک مفاهیم علمی ترغیب و مساعدت می کند. استانداردهای ملی آموزش علوم که از پروژه‌ ۲۰۶۱ منتج شده است و پیوسته مورد ارزشیابی، بازنگری و یا اصلاح قرار می‌گیرد، کاملاً پویا بوده و اجرای آن سبب شده است تا وضعیت آموزش علوم در آمریکا در سال‌های اخیر در مقایسه با سال‌های گذشته بهبود یابد. یک شکل کردن محتوا و فرایندهای آموخته شده در علوم، ترویج دید کاوشگری در فرایندها و پدیده‌های علمی، آموزش علوم فیزیکی (شامل فیزیک و شیمی)، علوم زیستی، زمین شناسی و علم فضا، آموزش علوم و فناوری، تعیین جایگاه علم در روابط شخصی و اجتماعی و آشنایی با تاریخ و طبیعت علم از ویژگیهای آن می باشد.(موسسه پژوهش علوم امریکا،۱۹۹۶،به نقل از کیامنش۱۳۸۲).
«سیال بودن برنامه درسی»، یعنی در نظر گرفتن توانایی‌های یادگیری متفاوت دانش‌آموزان در برنامه درسی، مؤلفه دیگری است که در بعضی از کشورهای مورد مطالعه به آن توجه شده است. کشورهای ایران و ژاپن فقط دارای یک برنامه‌درسی قصد شده هستند که برای کلیه دانش‌آموزان طراحی شده است. کشورهای استرالیا، انگلستان و ایالات متحده نیز دارای یک برنامه درسی قصد شده هستند، اما در این برنامه به تفاوت‌ها و توانایی‌های فردی افراد در یادگیری توجه شده است. سنگاپور تنها کشوری است که به همراه هلند در کل جهان، دارای یک برنامه درسی سیال و پویا بوده و برای گروه‌های دانش‌آموزی پایه هشتم و بالاتر با توانایی‌های یادگیری متفاوت، برنامه‌ درسی متفاوتی طراحی نموده است (مارتین اتال ،۲۰۰۴ به نقل از بدریان ، ۱۳۸۵).
سنگاپور دارای برنامه درسی ملی بوده و برای آموزش علوم سیلابس‌هایی تدوین شده است که بر رشد مهارت‌های تفکر، مهارت‌های فرایندی، نگرش و نیز مهارت‌های تصمیم‌گیری و حل مسئله تأکید دارد. دراین سیلابس‌ها،علوم وکاوشگری علمی دردستورکار قرار دارد. تمامی حیطه‌های مورد آموزش باید علاوه برآموزش مفاهیم علمی، منجر به تقویت روحیه کاوشگری نیز شوند(صفری، ۱۳۸۵).
از مهمترین اهداف برنامه درسی علوم در سنگاپور، تربیت افرادی است که به علوم و فناوری آشنا گردند. دررویکردهای آموزش علوم، افزایش دانش علمی و درک پدیده‌های مرتبط با علوم در اولویت قرار دارد. دانش‌آموزان با نیازهای جامعه آشنا شده و علاوه بر کسب فعالیت‌های دست‌ورزی مرتبط با علوم، به گونه‌ای آموزش می‌بینند که بتوانند در آینده، در رفع مشکلات جامعه خود سهیم باشند( دنگ وگوپینادن^[۹۶]، ۱۹۹۹٫به نقل از کیامنش،۱۳۸۲).
برنامه درسی آموزش علوم تجربی در ایران به گونه‌ای طراحی شده است تا فراگیران را در مسیر تولید دانش و پرورش قدرت تفکر منطقی یاری نماید. در چنین برنامه‌ای، فراگیران دانش‌های لازم را در جریان شکوفایی استعدادهای درونی خود و از طریق کسب دانستنیهای لازم، آموختن راه یادگیری، کسب مهارت‌های ضروری برای یادگیری مادام‌العمر وتقویت نگرش مثبت نسبت به علم و فناوری به دست می‌آورند. اهداف آموزشی و کتاب‌های درسی بر پایه رویکرد فعال و ساخت و سازگرایی تهیه شده است و تلاش می‌شود تا مدارس هماهنگ با این رویکرد به امرآموزش پرداخته و ازروش‌های سنتی پرهیز شود در ایران از سال ۱۹۹۹ سیاست مدرسه سالاری در جهت بهبود کیفیت آموزش و سیاست تمرکز زدایی آموزشی در سازمانهای آموزش و پرورش به مورد اجرا گذارده شده است. وجود برنامه‌هایی چون جنبش نرم افزاری، چشم انداز بیست ساله (ایران ۱۴۰۴) و برنامه‌های توسعه پنج ساله، به نوعی نشان دهنده اهمیت علوم و آموزش آن در سطح جامعه بالاخص مدارس بوده و پرداختن به این امر را در سنین پایین‌تر به ویژه در دوره آموزش عمومی اجتناب ناپذیر می‌کند(احمدی،۱۳۸۰).