นักวิจัยพัฒนา AI ใหม่เพื่อช่วยสร้างระบบการสอนพิเศษ

นักวิจัยจาก Carnegie Mellon University ได้สาธิตวิธีการสร้างระบบการสอนแบบอัจฉริยะ ระบบเหล่านี้มีประสิทธิภาพในการสอนวิชาต่างๆ รวมถึงพีชคณิตและไวยากรณ์ 

นักวิจัยใช้วิธีการใหม่ที่อาศัยปัญญาประดิษฐ์เพื่อให้ครูสอนคอมพิวเตอร์ การใช้ถ้อยคำทำให้วิธีการนี้ดูสับสน แต่ให้คิดว่าเป็นคอมพิวเตอร์ที่ได้รับการสอนวิธีการสอนโดยครูที่เป็นมนุษย์ คอมพิวเตอร์สามารถสอนได้โดยครูผู้สอนที่แสดงวิธีแก้ปัญหาบางอย่าง เช่น การบวกหลายคอลัมน์ หากคอมพิวเตอร์มีปัญหาครูสามารถแก้ไขได้ 

แก้ปัญหาด้วยตัวมันเอง

ส่วนที่น่าสนใจประการหนึ่งของวิธีนี้คือระบบคอมพิวเตอร์ไม่เพียงสามารถสอนและแก้ปัญหาตามวิธีการสอนเท่านั้น แต่ยังสามารถแก้ปัญหาอื่น ๆ ในหัวข้อได้โดยการสรุป ซึ่งหมายความว่าคอมพิวเตอร์สามารถแก้ปัญหานอกแนวทางที่ครูสอนได้ 

Daniel Weitekamp III เป็นนักศึกษาปริญญาเอกในสถาบัน Human-Computer Interaction Institute (HCII) ของ CMU 

“นักเรียนอาจเรียนรู้วิธีหนึ่งในการทำโจทย์และนั่นก็เพียงพอแล้ว” Weitekamp กล่าว “แต่ระบบกวดวิชาต้องเรียนรู้ทุกวิถีทางเพื่อแก้ปัญหา ต้องเรียนรู้วิธีการสอนการแก้ปัญหา ไม่ใช่แค่วิธีการแก้ปัญหา”

ความท้าทายที่ Weitekamp อธิบายคือหนึ่งในความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในการพัฒนาระบบการสอนโดยใช้ AI ระบบการสอนพิเศษอัจฉริยะที่พัฒนาขึ้นใหม่สามารถติดตามความก้าวหน้าของนักเรียน ช่วยกำหนดสิ่งที่ต้องทำต่อไป และช่วยนักเรียนพัฒนาทักษะใหม่โดยการเลือกโจทย์ฝึกปฏิบัติที่มีประสิทธิภาพ 

การพัฒนาระบบกวดวิชาบนพื้นฐาน AI

Ken Koedinger เป็นศาสตราจารย์ด้านปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์และจิตวิทยา Koedinger เป็นหนึ่งในผู้พัฒนาติวเตอร์อัจฉริยะในยุคแรกๆ และการทำงานร่วมกับผู้อื่น กฎการผลิตได้รับการตั้งโปรแกรมด้วยมือ จากข้อมูลของ Koedinger การสอนแบบติวเตอร์แต่ละชั่วโมงต้องใช้เวลาในการพัฒนาถึง 200 ชั่วโมง ในที่สุด กลุ่มก็ได้พัฒนาวิธีการที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ซึ่งแสดงให้เห็นวิธีที่เป็นไปได้ทั้งหมดในการแก้ปัญหา สิ่งนี้ใช้เวลา 200 ชั่วโมงลดลงเหลือ 40 หรือ 50 แต่มันยากมากที่จะสาธิตวิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้ทั้งหมดสำหรับรูปแบบบางอย่าง 

Koedinger กล่าวว่าวิธีการใหม่นี้อาจทำให้ครูสามารถพัฒนาบทเรียน 30 นาทีในระยะเวลาที่เท่ากันได้ 

Koedinger กล่าวว่า "วิธีเดียวที่จะเข้าถึงติวเตอร์อัจฉริยะเต็มรูปแบบจนถึงตอนนี้คือการเขียนกฎของ AI เหล่านี้ “แต่ตอนนี้ระบบกำลังเขียนกฎเหล่านั้นอยู่”

ในวิธีการใหม่นี้ โปรแกรมแมชชีนเลิร์นนิงใช้เพื่อจำลองวิธีที่นักเรียนเรียนรู้ อินเทอร์เฟซการสอนถูกสร้างขึ้นโดย Weitekamp และใช้กระบวนการ "แสดงและแก้ไข" สำหรับการเขียนโปรแกรม

ในขณะที่วิธีการแสดงด้วยการบวกหลายคอลัมน์ เครื่องมือการเรียนรู้ของเครื่องที่ใช้สามารถนำไปใช้กับวิชาอื่นๆ ได้ เช่น การแก้สมการ การบวกเศษส่วน เคมี ไวยากรณ์ภาษาอังกฤษ และสภาพแวดล้อมการทดลองวิทยาศาสตร์ 

หนึ่งในเป้าหมายหลักสำหรับวิธีนี้คือช่วยให้ครูสามารถสร้างบทเรียนคอมพิวเตอร์ของตนเองได้ โดยไม่จำเป็นต้องมีโปรแกรมเมอร์ AI สิ่งนี้ทำให้ครูสามารถใช้มุมมองส่วนตัวของตนเองเกี่ยวกับวิธีการสอนหรือวิธีที่จะใช้ 

Weitekamp, ​​Koedinger และนักวิทยาศาสตร์ระบบ HCII Erik Harpstead เป็นผู้ประพันธ์บทความที่อธิบายถึงวิธีการนี้ ได้รับการยอมรับจาก Conference of Human Factors in Computing Systems (CHI 2020) เดิมทีการประชุมวางแผนไว้สำหรับเดือนนี้ แต่การระบาดใหญ่ของ COVID-19 ทำให้ต้องยกเลิก กระดาษ สามารถพบได้ในการดำเนินการประชุม ซึ่งอยู่ในห้องสมุดดิจิทัลของ Association for Computing Machinery

Institute of Education Sciences และ Google ช่วยสนับสนุนการวิจัย