นักวิจัยพัฒนา AI ใหม่เพื่อช่วยสร้างระบบสอนพิเศษ

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยคาร์เนกีเมลลอนได้แสดงให้เห็นว่าพวกเขาสามารถสร้างระบบสอนพิเศษที่ฉลาดได้อย่างไร ซึ่งมีประสิทธิภาพในการสอนวิชาต่างๆ รวมถึงพีชคณิตและไวยากรณ์

นักวิจัยใช้วิธีการใหม่ที่พึ่งพาเทคโนโลยีปัญญาประดิษฐ์ในการอนุญาตให้ครูสอนคอมพิวเตอร์ การอธิบายวิธีการนี้อาจทำให้เข้าใจผิด แต่คิดว่ามันเป็นคอมพิวเตอร์ที่ถูกสอนโดยครูให้เรียนรู้วิธีสอน คอมพิวเตอร์สามารถเรียนรู้จากครูโดยการแสดงให้เห็นวิธีแก้ปัญหา เช่น การบวกหลายคอลัมน์ หากคอมพิวเตอร์ทำผิด ครูสามารถแก้ไขได้

การแก้ปัญหาโดยอัตโนมัติ

ส่วนที่น่าสนใจของวิธีการนี้คือระบบคอมพิวเตอร์สามารถไม่เพียงแต่สอนและแก้ปัญหาได้เท่านั้น แต่ยังสามารถแก้ปัญหาได้ด้วยการสรุป ซึ่งหมายความว่าคอมพิวเตอร์สามารถแก้ปัญหาได้โดยไม่ต้องใช้วิธีที่ครูสอน

Daniel Weitekamp III เป็นนักศึกษาระดับ博士ใน Human-Computer Interaction Institute (HCII) ของ CMU

“นักเรียนอาจเรียนรู้วิธีหนึ่งในการทำปัญหาและนั่นก็เพียงพอแล้ว” Weitekamp กล่าว “แต่ระบบสอนพิเศษต้องเรียนรู้ทุกวิธีในการแก้ปัญหา มันต้องเรียนรู้วิธีสอนการแก้ปัญหา ไม่ใช่แค่วิธีแก้ปัญหา”

ความท้าทายที่ Weitekamp อธิบายเป็นหนึ่งในความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในการพัฒนาระบบสอนพิเศษที่ใช้ AI ระบบสอนพิเศษที่พัฒนาขึ้นใหม่สามารถติดตามความก้าวหน้าของนักเรียน ช่วยตัดสินใจว่าจะทำอะไรต่อไป และช่วยให้นักเรียนพัฒนาทักษะใหม่โดยการเลือกปัญหาในการฝึกหัดที่มีประสิทธิภาพ

การพัฒนาระบบสอนพิเศษที่ใช้ AI

Ken Koedinger เป็นศาสตราจารย์ด้านการโต้ตอบระหว่างมนุษย์และคอมพิวเตอร์ และจิตวิทยา Koedinger เป็นหนึ่งในผู้พัฒนาระบบสอนพิเศษที่แรก และทำงานร่วมกับผู้อื่น โดยเขียนกฎการผลิตด้วยมือ ตาม Koedinger แต่ละชั่วโมงของการสอนต้องใช้เวลา 200 ชั่วโมงในการพัฒนา ในที่สุด กลุ่มนี้พัฒนาวิธีการที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ซึ่งแสดงให้เห็นทุกวิธีในการแก้ปัญหา ซึ่งลดเวลา 200 ชั่วโมงลงเหลือ 40 หรือ 50 ชั่วโมง แต่ก็ยากมากที่จะแสดงให้เห็นทุกวิธีในการแก้ปัญหาบางอย่าง

Koedinger กล่าวว่าวิธีการใหม่นี้อาจช่วยให้ครูสามารถพัฒนาบทเรียน 30 นาทีได้ภายในเวลาเดียวกัน

“วิธีเดียวที่จะไปถึงระบบสอนพิเศษที่สมบูรณ์แบบจนถึงตอนนี้คือการเขียนกฎ AI เหล่านี้” Koedinger กล่าว “แต่ตอนนี้ระบบกำลังเขียนกฎเหล่านั้น”

ใน phương phápใหม่นี้ โปรแกรมการเรียนรู้ของเครื่องจักรถูกใช้เพื่อจำลองวิธีการที่นักเรียนเรียนรู้ อินเทอร์เฟซการสอนถูกสร้างขึ้นโดย Weitekamp และใช้กระบวนการ “แสดงและแก้ไข” สำหรับการเขียนโปรแกรม

แม้ว่าวิธีการนี้จะถูกแสดงด้วยการบวกหลายคอลัมน์ แต่เครื่องมือการเรียนรู้ของเครื่องจักรที่ใช้สามารถนำไปใช้กับวิชาอื่นๆ เช่น การแก้สมการ การบวกเศษส่วน เคมี ไวยากรณ์ภาษาอังกฤษ และสภาพแวดล้อมการทดลองวิทยาศาสตร์

หนึ่งในเป้าหมายหลักคือการทำให้วิธีการนี้ช่วยให้ครูสามารถสร้างบทเรียนคอมพิวเตอร์ของตนเองได้โดยไม่ต้องมีนักเขียนโปรแกรม AI ซึ่งช่วยให้ครูสามารถนำมุมมองของตนเองในการสอนหรือวิธีการที่จะใช้

Weitekamp, Koedinger และ Erik Harpstead นักวิทยาศาสตร์ระบบของ HCII เป็นผู้เขียนเอกสารที่อธิบายวิธีการนี้ เอกสารนี้ได้รับการยอมรับจาก Conference of Human Factors in Computing Systems (CHI 2020) การประชุมครั้งนี้เดิมกำหนดไว้สำหรับเดือนนี้ แต่การระบาดของ COVID-19 บังคับให้ต้องยกเลิกเอกสารสามารถพบได้ในหนังสือประชุม ซึ่งตั้งอยู่ในห้องสมุดดิจิทัลของ Association for Computing Machinery

Institute of Education Sciences และ Google (GOOGL ) ช่วยสนับสนุนการวิจัย