باحثون يطورون نظامًا جديدًا من الذكاء الاصطناعي لمساعدة أنظمة التدريس

أثبت باحثون من جامعة كارنيجي ميلون كيف يمكنهم بناء أنظمة تعليمية 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 النص غامضًا ، ولكن فكر في كمبيوتر يُعلَّم كيفية التدريس من قبل معلم بشري. يمكن تعليم الكمبيوتر من قبل المعلم عن طريق إظهار كيفية حل مشاكل معينة ، مثل الإضافة متعددة الأعمدة. إذا كان الكمبيوتر يخطئ في المشكلة ، فيمكن للمعلم تصحيحها.

حل المشاكل بنفسه

أحد الجوانب المثيرة للاهتمام في هذه الطريقة هو أن نظام الكمبيوتر يمكنه ليس فقط تعليم وحل المشاكل كما تم تعليمه ، ولكن يمكنه أيضًا حل جميع المشاكل الأخرى في الموضوع عن طريق التعميم. هذا يعني أن الكمبيوتر يمكن أن يصل في النهاية إلى حل لمشكلة خارج الطرق التي علمه بها المعلم.

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

“قد يتعلم الطالب طريقة واحدة لحل مشكلة ويكون ذلك كافياً” ، قال ويتكامب. “لكن نظام التدريس يحتاج إلى تعلم كل نوع من حلول المشاكل. يحتاج إلى تعلم كيفية تعليم حل المشاكل ، وليس فقط كيفية حل المشاكل”.

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 ، ومساعدتهم في تحديد ما يجب القيام به بعد ذلك ، ومساعدتهم في تطوير مهارات جديدة عن طريق اختيار تمارين ممارسة فعالة.

تطوير أنظمة التدريس القائمة على الذكاء الاصطناعي

كين كويدنجر هو أستاذ التفاعل بين الإنسان والكمبيوتر وعلم النفس. كان كويدنجر أحد المطورين الأوائل للمعلمين الذكيين ، وعمل مع الآخرين ، تم برمجة قواعد الإنتاج يدويًا. وفقًا لكويدنجر ، استغرق كل ساعة من تعليم الموجه 200 ساعة من التطوير. في النهاية ، طور الفريق طريقة أكثر فعالية ، أظهرت جميع الطرق الممكنة لحل مشكلة. هذا خفض 200 ساعة إلى 40 أو 50 ساعة ، ولكن من الصعب للغاية 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 الاصطناعية” ، 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 المستخدم على مواضيع أخرى ، مثل حل المعادلات ، وإضافة الكسور ، والكيمياء ، وقواعد النحو الإنجليزية ، 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 آرائهم الشخصية حول كيفية التدريس أو أي طرق استخدامها.

كتب ويتكامب وكويدنجر وعالم الأنظمة إريك هاربيستيد 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 جمعية آلات الحوسبة الرقمية.

ساعد معهد العلوم التعليمية وجوجل في دعم البحث.