ProJo to testowany obecnie program, który ma pomagać uczniom w każdym wieku w wykrywaniu popełnianych przez nich błędów w matematyce i naukach ścisłych. Oprogramowanie stanowi część małego humanoidalnego robota. Co ciekawe, konstruktorzy zadbali o to, żeby maszyna zachowywała się, jak rówieśnik, a nie nauczyciel, zachęcając w ten sposób uczniów do rozwiązywania zadań. Dodatkowo ProJo pomaga też dzieciom w pracy zespołowej lub ocenie ich rozwoju oraz słabości, zarówno w postaci robota, jak i aplikacji na ekranie komputera.
To tylko jedno z rozwiązań opartych na sztucznej inteligencji, wdrażanych jako wsparcie dydaktyczne. Narzędzia nowej generacji nie tylko pozwalają oceniać umiejętności czytania i pisania, ale też dostosowywać się do indywidualnych potrzeb uczniów, działać jako partner w nauce, moderator grupy czy asystent nauczyciela. Dla wielu pedagogów wiąże się to z obawą, że w przyszłości maszyny całkowicie ich zastąpią. Lalitha Vasudevan, dyrektor zarządzający w Digital Futures Institute w Teachers College na Uniwersytecie Columbia, uważa jednak, że przemyślane narzędzia AI mogą pomóc w wychwytywaniu wzorców zachowań i wyników, które w przeciwnym razie mogłyby umknąć zapracowanemu człowiekowi. Dzięki temu nauczyciele staną się lepsi, choć będzie się od nich wymagać skutecznej obsługi danych.
„Wciąż wiele w nauczaniu zależy od tego, co powie nauczyciel i jak odpowie uczeń oraz od właściwej obserwacji i oceny tego dziecka przez pedagoga” – mówi dr Vasudevan. AI może być bardzo pomocna w analizie wielu wskazówek komunikacyjnych, dynamiki społecznej i wyników w nauce, a dzięki temu dać wielu uczniom szansę na bycie zauważonym.
Jednak wymaga to rozwiązania wielu problemów projektowych, takich jak łatwość użytkowania, integracji i wykorzystania danych, a także etycznych. „Wszyscy od razu przechodzą do kwestii prywatności, ale wyzwań jest o wiele więcej” – stwierdza Cynthia Breazeal, robotyk, która kieruje Inicjatywą Odpowiedzialnej Sztucznej Inteligencji na rzecz Wzmocnienia Społecznego i Edukacji w Massachusetts Institute of Technology.
Nauczyciele i uczniowie muszą mieć możliwość korygowania błędów algorytmów, programy należy też dostosować do różnic w lokalnej demografii oraz wzajemnej dynamiki między uczniami, agentami, nauczycielami i sztuczną inteligencją. Obecnie pracuje się nad trzema typami pomocy dydaktycznej wykorzystującej AI.
System Diana został tak zaprojektowany, że reaguje na niewerbalne i wizualne wskazówki uczniów, co pomaga nauczycielom szkół średnich w płynniejszym prowadzeniu zajęć. Profesorowie informatyki James Pustejovsky z Brandeis University i Nikhil Krishnaswamy z Colorado State University spędzili ostatnie lata na opracowywaniu prototypu Diany, która jako interaktywny awatar dostępna jest na komputerze, iPadzie czy iPhonie. Obecnie pracują nad stworzeniem wersji online.
Diana ma za zadanie zauważanie mimiki twarzy, rozmów, spojrzeń oraz gestów studentów i na tej podstawie analizuje, czy potrzebują pomocy, są skupieni lub rozproszeni. Odpowiednio reaguje, angażując ich w rozmowę albo przekazując informacje nauczycielowi, co jest szczególnie przydatne przy podziale uczniów na małe grupy, gdy nie ma możliwości skoncentrowania uwagi na wszystkich naraz.
Badacze chcą też nauczyć Dianę niezawodnego rozpoznawania twarzy, głosów, kolorów skóry, akcentów czy lokalnych dialektów. W tym celu planują zbieranie danych wizualnych i dźwiękowych z pięciu gimnazjów w Kolorado.
Mai Vu, nauczycielka informatyki w jednej ze szkół – Altona Middle School w Longmont, uważa, że choć AI może okazać się bardzo pomocna, to w wielu sprawach nie zastąpi nauczyciela.
Oszczędność czasu profesora
W przeciwieństwie do większości profesorów, Jill Watson przez 24 godziny i 7 dni w tygodniu może odpowiadać na typowe, a także bardziej złożone pytania studentów Georgia Institute of Technology. Ten wirtualny asystent nauczyciela, który z użyciem platformy Watson AI opracował w 2016 r. profesor informatyki Ashok Goel pozwala skrócić czas pedagogów na te rutynowe czynności. Bot ma też możliwość analizowania języka i poznawania geograficznych oraz akademickich informacji o studentach, jeżeli zdecydują się udostępnić swoje dane, co (jak twierdzi dr Goel) umożliwia „zwiększenie interakcji między uczniami”.
Jill Watson jest zaprojektowany w taki sposób, aby można go było używać z każdym kursem, wraz z możliwością przesyłania dokumentów takich jak sylabus i harmonogram. Jak do tej pory program wykorzystano w 17 uniwersyteckich kursach. Generowanie programu dla konkretnego szkolenia jest długotrwałe, jednak nowe, stworzone niedawno narzędzie AI pozwala na skrócenie tego czasu do pięciu godzin. W ciągu trzech lat dr Goel planuje rozszerzyć to narzędzie na wszystkie kursy Georgia Tech, a w ciągu dwóch kolejnych, na uczelnie międzynarodowe. Zespół opracowuje również możliwe modele biznesowe.
Robot-rówieśnik czy robot-nauczyciel?
ProJo powstał jako narzędzie badawcze mające na celu sprawdzenie, czy oprogramowanie AI działające w charakterze partnera studenta jest skuteczniejsze niż AI naśladujące pedagogów. Pierwsze, wykonane w 2013 r. testy przeprowadzono z użyciem robota o wysokości około 60 cm. W tej pierwszej wersji ProJo może popełniać błędy matematyczne typowe dla uczniów, dzięki czemu dzieci lepiej uczą się dostrzegać i naprawiać własne pomyłki. Chodzi o zauważanie odstępstw od wzorca. Jak twierdzi dr Sandra Okita, dyrektor projektu Communication, Media and Learning Technologies Design Program w Columbia’s Teachers College, także studenci kierunków ścisłych korzystali z ProJo, ucząc go biologii.
Zdaniem dr Okity relacja, w której program występuje w roli eksperta, nie skłania uczącego się do wymiany wielu informacji. „Ale jeśli zaprojektujesz go jako rówieśnika, wtedy uczniowie próbują rzucić mu wyzwanie lub spędzają więcej czasu, chcąc dowiedzieć się, czy AI ma rację”. Zespół sprawdza też różne formy użytkowania AI – awatar na ekranie komputera lub robot – i w jakich sytuacjach lepiej się sprawdzają. Wyzwaniem jest tu również przystosowanie programu ProJo do mniejszego, tańszego i bardziej humanoidalnego robota, co pozwoli przetestować czy taka forma jest odpowiedniejsza.
Zespół pod kierownictwem dr Okity zamierza stworzyć w ciągu najbliższych dwóch lat darmową aplikację ProJo, którą osoby prywatne lub nauczyciele mogliby pobrać do własnego robota i używać go jako partnera w nauce matematyki czy języka. Pewnego dnia, jak twierdzi dr Okita, studenci mogliby mieć partnera podobnego do ProJo, który robiłby wszystko, podążając za studentami z klasy do klasy i przenosząc się z robota na ekran komputera, w zależności od potrzeb.
