في قسم تدريس العلوم في معهد وايزمان يتم تسخير الذكاء الاصطناعي لدعم المعلمين في التدريس الشخصي
"هل من الممكن أن تكون على حق بنسبة 100%؟"، هذا السؤال أزعج بقية "العقل" في مسلسل الرسوم المتحركة للأطفال "آرثر" عقب وصول طيار تجريبي إلى الصف: سبورة ذكية تدعى هوغو الذي يدعي أن تكون خالية من الأخطاء. ومع ذلك، عندما قام هوغو بتصحيح المعلم السيد ماوس للحصول على إجابة صحيحة، تم الكشف عن أن الوعد كان بعيد المدى - كان هوغو على حق بنسبة 98٪ فقط من الوقت.
בقسم تدريس العلوم وفي معهد وايزمان للعلوم، يواجهون أسئلة مماثلة عندما يحاولون تطوير تقنيات مبتكرة لتحسين التعلم والتدريس. وعندما يسألون المعلمين كيف يمكن للذكاء الاصطناعي أن يساعدهم في عملهم، فإن الإجابة الأكثر شيوعًا هي: "المساعدة في التحقق من الأسئلة المفتوحة". قد يبدو الأمر وكأنه خيال مستقبلي - مثل هوغو من "آرثر" أو ربما مثل مساعد التدريس المثالي الذي يوفر وقتًا ثمينًا ويقدم رؤى مفيدة - ولكن في المجموعة البحثية للدكتور. جيورا الكسندرون نحن نعمل على هذا النوع من التطبيقات بالضبط.
ونشرت المجموعة مؤخرًا دراسة أظهرت فيها كيف يمكن "تدريب" التعلم الآلي وخوارزميات معالجة اللغة الطبيعية لتقييم إجابات الطلاب تلقائيًا على الأسئلة المفتوحة في علم الأحياء وفقًا لخصائص مختلفة، مع مستوى عالٍ من الاتفاق مع الخبراء التربويين والمعلمين. في حين أن البحث في هذا المجال باللغة الإنجليزية يؤدي بالفعل إلى تطورات تجارية، فإن هذا هو البحث الأول حول هذا الموضوع باللغة العبرية.
علاوة على ذلك، أظهرت التجارب الأولى التي تلقى فيها المعلمون والطلاب توصيات تربوية بناءً على التحليل المحوسب، تحسنًا في إنجازات الطلاب وقدرة المعلمين على تلقي ردود فعل سريعة حول مستوى المعرفة في الفصل الدراسي. البحث، الذي أجري بالتعاون مع مجموعة علم الأحياء في القسم بقيادة البروفيسور عنات يوردان ومع مجموعة تجريبية من معلمي علم الأحياء، اعتمد على البنية التحتية لـ التوت - تم تطوير بيئة تعليمية رقمية في القسم، ويستخدمها مئات المعلمين وعشرات الآلاف من طلاب العلوم في جميع أنحاء إسرائيل، 40% منهم في مدارس الضواحي. وقاد البحث باحثة ما بعد الدكتوراه الدكتورة موريا أريئيلي المتخصصة في تدريس علم الأحياء والكتابة العلمية، وطالبة الدكتوراه تانيا نازاريتسكي المتخصصة في تطبيقات الذكاء الاصطناعي، وساعدته أيضا الدكتورة تسيبي هوفمان.
"لا يوجد بديل للمعلمين الجيدين"
وكما هو واضح من حادثة السبورة الذكية في "آرثر" - لا بديل عن السيد ماوس، المعلم الحكيم الذي يرشد الطلاب. "لقد أدى وباء كورونا إلى تسريع وتيرة اعتماد تقنيات التعلم عن بعد، لكن العديد من الدراسات أوضحت أنه لا يوجد بديل للوجود البشري"، يوضح الدكتور ألكسندرون. "ليس هناك شك في أن الدور المثالي للتكنولوجيا هو دعم عمليات التعليم والتعلم التي يقودها المعلمون وتمكينهم".
وانطلاقاً من هذه الرؤية، أنشأت المجموعة مجالاً بحثياً جديداً يركز على التفاعل بين الذكاء الاصطناعي والمعلم، بالتعاون مع البروفيسور موتلو كوكوروفا من جامعة كوليدج لندن، والمتخصص في التفاعل بين الإنسان والحاسوب، وقد بحث الموضوع في سياق التوصية النظم في مجال الطب وفي مجال المالية. لقد تبين أن العديد من المهنيين يعانون من التحيزات المعرفية التي قد تؤدي إلى الثقة المفرطة أو عدم الثقة في التوصيات القائمة على الذكاء الاصطناعي. ويعاني المعلمون أيضًا، كما كشف البحث، من التحيز في هذه السياقات، على سبيل المثال تأثير التعارف السابق مع الطلاب على استعداد المعلمين لتبني توصيات تتعارض مع توقعاتهم. ومع ذلك، كما أظهر الباحثون، يمكن للتدريب المناسب أن يطور قدرة المعلمين على اعتماد التوصيات المستندة إلى الذكاء الاصطناعي والاستفادة منها بشكل مستنير.
على سبيل المثال، كجزء من البحث وبروح البرنامج التلفزيوني "المغني المقنع"، طُلب من معلمي الأحياء تحديد من هو "المعلم المقنع" الذي حصل على أفضل الدرجات في رأي المعلمين الآخرين، عندما طُلب منهم أن تقييم الإجابات المفتوحة للطلاب. وهنا كانت المفاجأة تنتظر الجميع: عندما تم إزالة "القناع"، اندهش المعلمون عندما اكتشفوا أن المقيم المتميز كان في الواقع خوارزمية تعتمد على معالجة اللغة الطبيعية "وتعلمت" منهم كيفية تقييم الإجابات على الأسئلة المفتوحة.
أثرت الأفكار المستمدة من هذا البحث على تصميم أداة تكنولوجية أخرى: GrouPer - وهي أداة تفاعلية للمعلمين تستخدم خوارزميات التعلم الآلي لدعم التدريس المخصص. تسمح هذه الأداة للمعلمين، من بين أمور أخرى، برسم خريطة للطلاب وفقًا لملفات المعرفة وقد تم تطويرها بالتعاون مع مجموعة تدريس الفيزياء بقيادة البروفيسور عيديت يروشالمي ومع مجموعة من المعلمين التجريبيين الذين ساعدوا في التكيف مع احتياجات المجال . كما شارك في تطوير الأداة الدكتور عساف بار يوسف، والدكتور ميخال فالتر وكرمل بار. قاد التطوير التكنولوجي نداف كابلارتشيك، وتم تصميم الواجهة بواسطة إدنا رولنيك.
على الرغم من النتائج الواعدة وحماس المعلمين الذين شاركوا في التجارب باستخدام الأدوات المختلفة، فمن المتوقع أن يواجه تطبيق هذه الأنظمة على نطاق واسع صعوبات سواء من الجانب التكنولوجي أو من الاستيعاب الميداني مع المعلمين والطلاب ، ومن حيث الجدوى الاقتصادية. "لدينا رؤية يعمل فيها الذكاء الاصطناعي للمعلمين ومعهم في مهام مختلفة لمساعدتهم على تكييف تدريسهم مع الاحتياجات الفريدة لكل طالب، مع الجمع بين الخوارزميات والبيانات والخبرة التربوية"، يختتم الدكتور ألكسندرون ويؤكد : "ليس هناك بديل عن المعلمين الجيدين - هدفنا هو منحهم الأدوات التي من شأنها تمكينهم والسماح لهم بالتفوق."
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
