باحثون يطورون نظامًا جديدًا من الذكاء الاصطناعي لمساعدة أنظمة التدريس

أثبت باحثون من جامعة كارنيجي ميلون كيف يمكنهم بناء أنظمة تدريس ذكية. هذه الأنظمة فعالة في تدريس مواضيع مختلفة ، بما في ذلك الجبر والنحو.

استخدم الباحثون طريقة جديدة تعتمد على الذكاء الاصطناعي لتمكين المعلم من تعليم الكمبيوتر. يبدو نص هذه الطريقة محيرًا ، ولكن فكر في كمبيوتر يتعلم كيفية التدريس من معلم بشري. يمكن تعليم الكمبيوتر من قبل المعلم البشري عن طريق إظهار كيفية حل بعض المشكلات ، مثل الإضافة متعددة الأعمدة. إذا كان الكمبيوتر يخطئ في المشكلة ، يمكن للمعلم تصحيحها.

حل المشكلات بنفسه

من الجوانب المثيرة للاهتمام في هذه الطريقة هي أن نظام الكمبيوتر يمكنه ليس فقط تعليم وحل المشكلات كما تم تعليمه ، ولكن يمكنه أيضًا حل جميع المشكلات الأخرى في الموضوع عن طريق التعميم. هذا يعني أن الكمبيوتر يمكن أن ينتهي به المطاف إلى حل مشكلة خارج الطرق التي تعلمها إياه.

دانيال ويتكامب الثالث هو طالب دكتوراه في معهد التفاعل بين الإنسان والكمبيوتر في جامعة كارنيجي ميلون.

“يمكن للطالب أن يتعلم طريقة واحدة لحل مشكلة ويكون ذلك كافياً” ، قال ويتكامب. “لكن نظام التدريس يحتاج إلى تعلم كل نوع من أنواع حل المشكلات. يحتاج إلى تعلم كيفية تعليم حل المشكلات ، وليس فقط كيفية حلها”.

التحدي الذي يشرحه ويتكامب هو واحد من أكبر التحديات في تطوير أنظمة التدريس القائمة على الذكاء الاصطناعي. يمكن لأنظمة التدريس الذكية الجديدة تتبع تقدم الطلاب ، ومساعدة تحديد ما يجب القيام به بعد ذلك ، ومساعدة الطلاب على تطوير مهارات جديدة عن طريق اختيار ممارسات فعالة.

تطوير أنظمة التدريس القائمة على الذكاء الاصطناعي

كين كويدنجر هو أستاذ للتفاعل بين الإنسان والكمبيوتر وعلم النفس. كان كويدنجر واحدًا من المطورين الأوائل للمعلمين الذكيين ، وعمل مع الآخرين ، تم برمجة قواعد الإنتاج يدويًا. وفقًا لكويدنجر ، كل ساعة من التعليم الموجه استغرق 200 ساعة من التطوير. في النهاية ، طور الفريق طريقة أكثر فعالية ، والتي أظهرت جميع الطرق الممكنة لحل مشكلة. هذا خفض 200 ساعة إلى 40 أو 50 ، ولكن من الصعب جدًا إظهار جميع الحلول الممكنة لبعض الأنماط.

قال كويدنجر إن الطريقة الجديدة يمكن أن تسمح للمعلم بتطوير درس لمدة 30 دقيقة في نفس المدة.

“الطريقة الوحيدة للوصول إلى المعلم الذكي الكامل حتى الآن هي كتابة هذه القواعد الذكية” ، قال كويدنجر. “لكن النظام الآن يكتب هذه القواعد”.

في الطريقة الجديدة ، يتم استخدام برنامج تعلم الآلة لمحاكاة الطرق التي يتعلم بها الطلاب. تم إنشاء واجهة تعليمية بواسطة ويتكامب ، وتستخدم عملية “إظهار وتصحيح” للبرمجة.

في حين تم إظهار الطريقة مع الإضافة متعددة الأعمدة ، يمكن تطبيق محرك التعلم الآلي المستخدم على مواضيع أخرى ، مثل حل المعادلات ، وإضافة الكسور ، والكيمياء ، والنحو الإنجليزي ، وبيئات تجارب العلوم.

أحد الأهداف الرئيسية هو تمكين المعلمين من بناء دروسهم الخاصة على الكمبيوتر ، دون الحاجة إلى مبرمج ذكاء اصطناعي. هذا يسمح للمعلمين بتطبيق وجهات نظرهم الشخصية حول كيفية التدريس أو أي طرق استخدامها.

ألّف ويتكامب وكويدنجر وعالم النظام إريك هاربيستاد ورقة تصف الطريقة. تم قبولها من قبل مؤتمر العوامل البشرية في أنظمة الحاسوب (CHI 2020). كان المؤتمر مخططًا في الأصل لهذا الشهر ، ولكن جائحة كوفيد-19 أجبرته على الإلغاء. الورقة يمكن العثور عليها الآن في إجراءات المؤتمر ، الواقعة في مكتبة الرابطة للكمبيوتر.

ساعد معهد العلوم التعليمية وجوجل في دعم البحث.