باحثون يطورون نظام تعليمي ذكي جديد لمساعدة الأنظمة التعليمية

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

استخدم الباحثون طريقة جديدة تعتمد على الذكاء الاصطناعي لتمكين المعلم من تعليم الكمبيوتر. يبدو وصف هذه الطريقة مربكًا ، ولكن يمكن اعتبارها كمبيوتر يتعلم كيفية تعليم من قبل معلم بشري. يمكن تعليم الكمبيوتر من قبل المعلم عن طريق إظهار كيفية حل مشكلات معينة ، مثل الإضافة متعددة الأعمدة. إذا كان الكمبيوتر يخطئ في المشكلة ، يمكن للمعلم تصحيحها.

حل المشكلات بنفسه

أحد الجوانب المثيرة للاهتمام في هذه الطريقة هو 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 يصل في النهاية إلى حل لمشكلة خارج الطرق التي علمها إياه 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 نظامًا تعليميًا يحتاج إلى تعلم كل نوع من أنواع حل المشكلات. يحتاج إلى تعلم كيفية تعليم حل المشكلات ، وليس فقط كيفية حل المشكلات”.

التحدي الذي يشرحه ويتكامب هو واحد من أكبر التحديات في تطوير أنظمة التعليم الذكية القائمة على الذكاء الاصطناعي. يمكن لأنظمة التعليم 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 التعليم الذكية القائمة على الذكاء الاصطناعي

كين كويدنجر هو أستاذ للتفاعل بين الإنسان والكمبيوتر وعلم النفس. كان كويدنجر من بين المطورين الأوائل لأنظمة التعليم الذكية ، وعمل مع الآخرين ، تم برمجة قواعد الإنتاج يدوياً. وفقًا لكويدنجر ، استغرق كل ساعة من التعليم 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 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 للحصول على المعلم الذكي الكامل حتى الآن هي كتابة هذه القواعد الاصطناعية” ، قال كويدنجر. “لكن الآن النظام 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 على مواضيع أخرى ، مثل حل المعادلات ، وإضافة الكسور ، والكيمياء ، وقواعد اللغة الإنجليزية ، وبيئات التجارب العلمية.

أحد الأهداف الرئيسية هو تمكين المعلمين من بناء دروسهم الحاسوبية الخاصة ، دون الحاجة إلى مبرمج ذكاء اصطناعي. هذا يسمح للمعلمين بتطبيق آرائهم الشخصية حول كيفية تعليم أو أي طرق استخدامها.

كتب ويتكامب ، وكويدنجر ، وعالم النظام إريك هارستيد 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 إلغاء. الورقة يمكن العثور عليها الآن في محضر المؤتمر ، الواقع في مكتبة الرابطة للآلات الحاسوبية الرقمية.

ساعد معهد العلوم التعليمية وجوجل في دعم البحث.