10 примера за това как изкуственият интелект подобрява образованието

Изкуственият интелект (ИИ) бързо се превръща в широко разпространен инструмент за използване в голям брой индустрии, включително бизнеса, финансите и медицината. Поради многото различни видове платформи и приложения на ИИ, възможностите за неговото използване са безкрайни. Например, ИИ може да се използва за откриване на аномалии в банкови транзакции, за да помогне за откриването на измамни дейности. Платформите с ИИ могат да се използват и като инструменти за диагностика, да помогнат на фармацевтичните компании при откриването на нови лекарства и да помагат на лекарите да забелязват тумори, които иначе биха могли да бъдат пропуснати. И това е само началото.

Образователната индустрия обаче все още има да извърви дълъг път, преди да използва пълния потенциал на ИИ. Идеите включват използването на ИИ, за да се направи образованието по-ангажиращо и персонализирано, да се подобри достъпността, да се допълнят индивидуалните стилове на учене и да се подобри учебното преживяване както за учителя, така и за ученика. В допълнение към подобряването на учебния опит за учениците, ИИ може да се използва, за да помогне на учителите да спестят време и ресурси чрез автоматизиране на задачи като проверка на тестове и други административни дейности.

В тази статия на Interesting Engineering ще разгледаме 10 примера за технологии с ИИ, които имат потенциала да направят революция в образованието.

1. Персонализирано обучение

Една от теориите в педагогиката гласи, че всеки има различен стил на учене. Някои учат по-скоро визуално, други по-скоро слухово, трети по-кинестетично и т.н. Макар че тази теория е обект на разгорещени дебати, като цяло е прието, че хората наистина са склонни да учат по различни начини, независимо дали това включва различни стилове на работа и учене, учене с различни темпове или намиране на някои предмети и концепции за по-лесни от други. Като се има предвид това, има смисъл да се персонализира учебният опит, нали? Но ако едно училище или учител трябва да персонализира плановете на уроците за всеки ученик, това би било невъзможно – просто няма достатъчно време. Идва ред на персонализираното обучение с помощта на изкуствен интелект.

Една от силните страни на ИИ е, че той е способен бързо да анализира големи количества данни и да открива модели, което го прави идеален инструмент за разработване на персонализирано обучение. ИИ може да се използва за бързо разработване на индивидуални уроци по определен предмет. Системите за обучение, базирани на ИИ може също така да са в състояние да предоставят на учителите подробна информация за стиловете на учене, способностите и напредъка на учениците и да дават предложения за това как да адаптират методите си на преподаване към индивидуалните нужди на учениците. Например, да предлагат по-напреднала работа за някои ученици и допълнително внимание за други.

Освен това изкуственият интелект може да се използва за по-точно прогнозиране на резултатите, като по този начин помага на учителите да разберат дали планирането на уроците им ще постигне целите им.

Освен това ИИ помага при планирането, изготвянето на графици и изработването на уроци за учениците, което прави преживяването напълно уникално и изключително полезно. Това би могло да освободи и време на учителите, които могат да се съсредоточат върху по-важни задачи, като например работата с учениците.

Редица университети са тествали използването на чатботове за повтарящи се задачи, които обикновено се изпълняват от професор или преподавател, като например предоставяне на отговори на често задавани от студентите въпроси. Университетът в Стафордшир, Великобритания, и Техническият университет в Джорджия, САЩ са разработили чатботове, които предлагат 24-часова помощ на студентите.

2. Адаптивно обучение

Адаптивното учене или адаптивното преподаване е образователен метод, при който изкуственият интелект се използва за персонализиране на ресурсите и учебните дейности, за да се отговори на уникалните нужди на всеки учащ. Това е особено полезно при онлайн обучението.

Това става чрез строг анализ на данните за представянето на ученика, след което темпото и трудността на учебния материал се коригират от алгоритъма на ИИ, за да се оптимизира процесът на обучение.

Този метод не само оптимизира обучението, но и може да спести време и ресурси, като премахва ненужните повторения и се фокусира върху концепциите или областите, с които ученикът може да изпитва затруднения. Учителят може да оказва подкрепа навсякъде, където ученикът има нужда, а ученикът може да учи с темпо подходящо за него.

Много компании включват адаптивното обучение, за да подобрят начина, по който се предоставя съдържанието. Един популярен пример е Duolingo – приложение за изучаване на езици, което предоставя упражнения за слушане, четене и говорене за изучаване на около 40 различни езика. Приложението използва изкуствен интелект, за да гарантира, че уроците са съобразени с темпото и нивото на всеки ученик в зависимост от неговото представяне.

3. Автоматизирано оценяване

Оценяването на тестове и изпити е една от най-трудоемките задачи в образованието. С помощта на алгоритми за машинно обучение, инструментите с изкуствен интелект могат да оценяват есета, тестове с избор между няколко отговора и задачи за програмиране с голяма точност и ефективност, като по този начин спестяват много време на учителите.

Компютърът, който изпълнява тези задачи не само спестява време, но и осигурява последователност при оценяването, като потенциално елиминира пристрастията, включително несъзнателните пристрастия, които учителите могат да имат и намалява човешките грешки в процеса на коригиране и оценяване. Инструментът с изкуствен интелект може също така да предоставя персонализирана обратна връзка на учениците и учителите. Това може да помогне на учениците да се подобрят в проблемните области и да им даде възможност да поемат отговорност за своето обучение.

Въпреки че автоматизираното оценяване, задвижвано от ИИ има много предимства, предубеденост може да съществува дори и в ИИ. Това е така, защото алгоритмите за машинно обучение се обучават върху данни, които сами по себе си могат да имат скрити пристрастия. Ето защо това все още е област, която изисква повече изследвания, за да се подобри технологията.

Според статия от 2021 година публикувана в OxJournal, Китай все по-често използва платформи за автоматично оценяване с изкуствен интелект, като около 1 на всеки 4 училища в страната тества платформа за автоматизирано оценяване.

4. Интелигентни системи за обучение

Интелигентните системи за обучение (ИТС) са компютърни системи, работещи с алгоритми за машинно обучение, които предоставят персонализирани и адаптивни планове на уроците въз основа на нуждите и темпото на учене на всеки ученик. Подобно на другите инструменти с изкуствения интелект, ИТС анализират данните на учениците, за да разберат моделите на обучение, които след това използват, за да предоставят персонализирани предложения, обратна връзка и упражнения, отговарящи на индивидуалните нужди на всеки ученик.

ИТС са полезни както за учениците, така и за учителите, тъй като позволяват на учителите да наблюдават напредъка на учениците и да променят подхода си към преподаването, за да провеждат ефективно уроците си. ИТС могат да помогнат на учениците да учат със собствено темпо, като същевременно им осигуряват подкрепа когато е необходимо, и ги предизвикват, когато са готови да усвоят по-напреднали концепции.

Проучване на Министерството на образованието на САЩ установи, че съществуващите ИТС могат да подобрят грамотността на учениците, като подобрят уменията им за четене с разбиране и писане. Прилагането на системите в класните стаи обаче продължава да бъде предизвикателство. За да се преодолее това, бяха предложени техники за обработка на естествен език, които да се използват при оценяването на отговорите на учениците.

Въпреки предизвикателствата, пред които са изправени тези системи, учениците имат положителни реакции към използването на ИТС. Друго проучване установи, че учениците намират ИТС за лесни за използване, въпреки че не е задължително да са забавни.

5. Интелигентно създаване на съдържание

Създаването на учебно съдържание е едно от най-големите предизвикателства за учителя, тъй като всеки ученик има уникални изисквания, основани на начина, по който учи и разбира понятията. Терминът „интелигентно създаване на съдържание“ описва използването на изкуствен интелект за автоматизиране и подобряване на генерирането на образователно съдържание. Платформите с ИИ могат да предоставят подробна информация чрез анализ на данните на учениците за създаване на персонализирани и ангажиращи образователни материали.

След това той се използва за създаване на персонализирана среда в зависимост от различните резултати от обучението. След това учениците могат да изберат плана на урока, който съответства на техните изисквания. ИИ може да помогне за генерирането на интерактивни тестове, симулации и експерименти чрез чатботове, добавена или виртуална реалност, които след това могат да се използват в персонализирана среда за подобряване на учебния опит.

Най-голямата и най-успешна демонстрация на това е Coursera. Тази система използва изкуствен интелект за съчетаване на множество образователни и професионални курсове, които могат да помогнат на учащите. Преподавателите могат също така да предлагат подходящи курсове въз основа на резултатите от обучението, темпото и индивидуалните изисквания на ученика.

6. Анализ на обучението

Анализът на големи количества данни е досадна задача, но може да осигури ценна информация за обучението и представянето на учениците. Използването на автоматизирани анализи улеснява анализирането на големи обеми от данни за учениците, като това може да се ускори с помощта на изкуствен интелект. Той улеснява трудната и отнемаща време задача.

Учителите могат да използват данните, за да проследяват постиженията и ангажираността на учениците, както и да предприемат навременни мерки и да предоставят допълнителна подкрепа на учениците, които се нуждаят от такава. По същия начин учениците също могат да ги използват, за да проследяват представянето и обучението си и да ги използват, за да поискат допълнителна помощ, ако имат нужда от такава. Университетът в Мичиган, САЩ разполага с табло за управление, наречено My Learning Analytics (Моят анализ на обучението), което позволява на учениците да визуализират и проследяват разпределението на оценките си, планирането на задачите и ресурсите.

Съществуват обаче и потенциални проблеми с прилагането на този анализ в образователния сектор. Проучване, публикувано през миналата година изтъква етичните въпроси и въпросите, свързани с неприкосновеността на личния живот, събирането и анализа на данни като потенциално предизвикателни проблеми при прилагането на анализите на обучението. Макар че последният от двата проблема може да бъде решен и с използването на ИИ, все още има значителни етични проблеми, които ще остава да бъдат решени.

7. Виртуални асистенти

Много административни дейности, като например планирането на уроци и организирането на графици могат да бъдат автоматизирани благодарение на силата на изкуствения интелект. Виртуалните асистенти поемат трудоемки, повтарящи се дейности, като освобождават ценно време на учителите, които да се съсредоточат върху основните си задължения като изнасяне на лекции и общуване със студентите.

Освен това виртуалните асистенти могат да предоставят персонализирана обратна връзка на учениците, да наблюдават техния напредък и да предоставят допълнителни ресурси въз основа на индивидуалните нужди на ученика. Използването на виртуални асистенти с изкуствен интелект може да помогне на учителите да рационализират административните дейности и да се съсредоточат върху това да направят учебния процес интересен за учениците.

Проучване, публикувано в SpringerOpen дори установява връзка между учениците, които използват виртуални асистенти, като например чатботове и техните академични постижения. Установено е, че тези, които са взаимодействали с чатботове са постигнали по-добри резултати от тези, които са взаимодействали с преподавателя по предмета по отношение на академичните резултати. Проучването е проведено върху 68 студенти с бакалавърска степен в Гана и дава положителна аргументация за използването на инструменти с изкуствен интелект, като например виртуални асистенти.

8. Обработка на естествен език (NLP)

Обработката на естествен език (NLP) е област на изкуствения интелект, която се занимава със създаването на компютърни системи, които могат да разбират и тълкуват човешките езици. NLP има много различни приложения, като например генериране на текстове, чатботове и извличане на информация, както и много други. Една от най-популярните употреби на NLP е в големи езикови модели GPT-4, с помощта на който работи чатботът ChatGPT, разработен от OpenAI.

ChatGPT може да се използва от ученици, за да им помогне с домашната работа, да ги подготви за изпит или просто да задоволи любопитството им, докато учат. Учителите също могат да използват ChatGPT, за да подготвят планове на уроци и да проверяват задачи. С нарастването на популярността на софтуера все повече ученици използват ChatGPT, и въпреки че може да изглежда, че тази технология няма недостатъци, много хора мислят обратното.

Учениците не трябва да възприемат ChatGPT като средство за отговор на всички въпроси, а по същия начин и учителите не трябва да възприемат ChatGPT като безгрешен инструмент. Както беше споменато в проучване, на него трябва да се гледа по-скоро като на помощна технология, която отговаря на обществените ценности и нужди. Съществуват и други опасения, като например наличието на пристрастия, неактуалност на знанията, плагиатство, използването му за преписване и други.

Съществуват и други технологии, които използват NLP, като например автоматизираните системи за оценяване на есета, които разгледахме по-горе в статията. Бъдещото развитие на използването на NLP трябва да отговори на различните проблеми, свързани с технологията, когато тя се използва в образователния сектор.

9. Прогнозно моделиране

Подобно на анализа на обучението, прогнозното моделиране, задвижвано от ИИ се занимава с анализа на големи количества данни, които след това се използват за прогнозиране на различни резултати, като например представянето на учениците. Тази информация е ценна за учителите, родителите, институциите, правителствата и учениците, тъй като може значително да подпомогне обучението и определянето на критерии. Това може да помогне на учителите да предложат навременни насоки на учениците въз основа на прогнозираното представяне на ученика и на резултатите от предишни тестове или изпити.

Анализът, основан на данни е важен инструмент в образованието, тъй като може да подобри индивидуалните резултати на учениците и да им окаже допълнителна подкрепа, когато е необходимо. Той е ценен и за правителствата, като може да се използва при планирането на образователните цели.

10. Разширена и виртуална реалност

През последните няколко години технологиите на добавената реалност (AR) и виртуалната реалност (VR) стават все по-популярни. AR е технология, която наслагва компютърно генерирано съдържание върху обекти от реалния свят, като по този начин подобрява възприятието на потребителя за реалността. От друга страна, VR е симулирана виртуална среда, която потребителят може да преживее така, сякаш е реална. Тези технологии се използват в метавселената и в гейминга, но имат огромен потенциал в сектора на образованието.

Учениците могат да използват тези технологии за взаимодействие с учебния материал, за да подобрят разбирането си на сложни концепции и като цяло да обогатят учебния си процес. По-специално, VR има много обещаващи приложения, като например създаване на лаборатории, в които учениците могат да провеждат химически експерименти или виртуално да препарират животни. AR може да се използва за изучаване на звезди и галактики отблизо, което позволява на учениците да се занимават с физически неща и им дава повече практическо и експериментално обучение.

Заключение

Макар че ИИ предоставя множество предимства както за учителите, така и за учениците, изключително важно е да се има предвид, че той има и някои недостатъци.

Едно от тях е, че той не може да замени човешкото взаимодействие и съпричастност, които са от съществено значение в процеса на преподаване и учене. Освен това, алгоритмите с ИИ могат да затвърдят някои предубеждения. И накрая, когато става въпрос за ИИ, винаги има опасения относно поверителността и сигурността на данните. В резултат на това е изключително важно ИИ да бъде интегриран в образованието, но това изисква внимателно обмисляне както на потенциалните му предимства, така и на недостатъците.

Използването на ИИ в образованието крие много потенциали и дори може да доведе до революция в начина, по който учат бъдещите поколения ученици.