الباحثون يطورون ذكاءً اصطناعيًا جديدًا للمساعدة في إنشاء أنظمة التدريس

أظهر باحثون من جامعة كارنيجي ميلون كيف يمكنهم بناء أنظمة تعليمية ذكية. هذه الأنظمة فعالة في تدريس مواد مختلفة ، بما في ذلك الجبر والقواعد. 

استخدم الباحثون طريقة جديدة تعتمد على الذكاء الاصطناعي للسماح للمعلم بتدريس الكمبيوتر. الصياغة تجعل هذه الطريقة تبدو مربكة ، لكن فكر في الأمر على أنها كمبيوتر يتم تعليمه من قبل مدرس بشري. يمكن للمعلم البشري أن يدرس الكمبيوتر ليوضح له كيفية حل مشاكل معينة ، مثل الإضافة متعددة الأعمدة. إذا فهم الكمبيوتر المشكلة بشكل خاطئ ، يمكن للمدرس تصحيحها. 

حل المشكلات من تلقاء نفسه

أحد الأجزاء المثيرة للاهتمام في هذه الطريقة هو أن نظام الكمبيوتر قادر ليس فقط على تعليم وحل المشكلات التي تم تدريسها ، ولكن يمكنه أيضًا حل جميع المشكلات الأخرى في الموضوع عن طريق التعميم. هذا يعني أن الكمبيوتر يمكن أن ينتهي به الأمر إلى حل مشكلة خارج الطرق التي علمها بها المعلم. 

Daniel Weitekamp III طالب دكتوراه في معهد CMU للتفاعل بين الإنسان والحاسوب (HCII). 

قال ويتكامب: "قد يتعلم الطالب طريقة واحدة لحل مشكلة وهذا سيكون كافيًا". لكن نظام التدريس يحتاج إلى تعلم كل طريقة لحل المشكلة. يحتاج إلى تعلم كيفية تعليم حل المشكلات ، وليس فقط كيفية حل المشكلات ".

التحدي الذي يوضحه Weitekamp هو واحد من أكبر التحديات في تطوير أنظمة التدريس المعتمدة على الذكاء الاصطناعي. يمكن لأنظمة التدريس الذكية المطورة حديثًا تتبع تقدم الطلاب ، والمساعدة في تحديد ما يجب القيام به بعد ذلك ، ومساعدة الطلاب على تطوير مهارات جديدة عن طريق اختيار مشاكل الممارسة الفعالة. 

تطوير أنظمة التدريس المعتمدة على الذكاء الاصطناعي

كين كويدينغر أستاذ في علم النفس والتفاعل بين الإنسان والحاسوب. كان Koedinger أحد المطورين الأوائل للمعلمين الأذكياء ، وبالعمل مع الآخرين ، تمت برمجة قواعد الإنتاج يدويًا. وفقًا لكودينغر ، استغرقت كل ساعة من التدريس المدرسي 200 ساعة من التطوير. في النهاية ، طورت المجموعة طريقة أكثر فاعلية ، والتي أظهرت جميع الطرق الممكنة لحل مشكلة ما. استغرق هذا 200 ساعة وصولاً إلى 40 أو 50 ، ولكن من الصعب للغاية إظهار كل الحلول الممكنة لبعض الأنماط. 

قال Koedinger أن الطريقة الجديدة يمكن أن تنتهي بالسماح للمعلم بتطوير درس مدته 30 دقيقة في نفس الفترة الزمنية. 

قال كويدنغر: "الطريقة الوحيدة للوصول إلى المعلم الذكي الكامل حتى الآن هي كتابة قواعد الذكاء الاصطناعي هذه". لكن النظام الآن يكتب هذه القواعد ».

وفي الطريقة الجديدة، يتم استخدام برنامج التعلم الآلي لمحاكاة الطرق التي يتعلم بها الطلاب. تم إنشاء واجهة التدريس بواسطة Weitekamp، وهي تستخدم عملية "العرض والتصحيح" للبرمجة.

بينما تم عرض الطريقة مع الإضافة متعددة الأعمدة ، يمكن تطبيق محرك التعلم الآلي المستخدم على مواضيع أخرى ، مثل حل المعادلات ، وإضافة الكسور ، والكيمياء ، وقواعد اللغة الإنجليزية ، وبيئات التجارب العلمية. 

يتمثل أحد الأهداف الرئيسية لهذه الطريقة في السماح للمعلمين بإنشاء دروسهم المحوسبة الخاصة بهم ، دون الحاجة إلى مبرمج للذكاء الاصطناعي. يسمح هذا للمعلمين بتطبيق وجهات نظرهم الشخصية حول كيفية التدريس أو الأساليب التي يجب استخدامها. 

قام Weitekamp و Koedinger و HCII System ، Erik Harpstead ، بتأليف الورقة التي تصف الطريقة. تم قبوله من قبل مؤتمر العوامل البشرية في أنظمة الحوسبة (CHI 2020). كان من المقرر عقد المؤتمر في الأصل هذا الشهر ، لكن جائحة COVID-19 أجبره على إلغائه. ورقة يمكن العثور عليها الآن في وقائع المؤتمر ، الموجودة في المكتبة الرقمية لجمعية آلات الحوسبة.

ساعد معهد العلوم التربوية وجوجل في دعم البحث.