A+ для ИИ: образование будущего

Представьте себе класс, в котором каждый ученик имеет привилегию иметь индивидуального наставника, который создает учебные материалы, соответствующие их потребностям, помогая им учиться так, как им лучше всего подходит, каждую минуту каждого часа. Один учитель в классе из 20 учеников вряд ли сможет этого добиться, верно? Неправильный. Искусственный интеллект в образовании уже привносит персонализированное обучение и меняет то, как мы учим и учатся учащиеся, начиная с первых лет и заканчивая высшим образованием, обучением взрослых и даже изучением языков.

Ниже мы углубимся в захватывающие возможности, которые ИИ привносит в сферу образования, изучая, как он может восполнить пробелы в образовании и повысить доступность, а также как вы можете начать использовать его уже сегодня. Учителя, профессора и педагоги, приготовьтесь принять искусственный интеллект и шагнуть в будущее!

Понимание того, как системы искусственного интеллекта используются в образовании

Благодаря своим возможностям в области машинного обучения, обработки естественного языка и персонализированных алгоритмов искусственный интеллект предлагает потенциал для создания индивидуального образовательного опыта для учащихся и выведения персонализированного обучения на новый уровень. Используя большие данные для сбора, анализа и обучения алгоритмам, решения на основе ИИ стимулируют образовательные инновации и улучшают результаты.

Еще в 2019 году, ЮНЕСКО разработал набор руководств, предназначенных для политиков, исследователей и преподавателей, в которых подчеркивается важность ориентированного на человека подхода к ИИ в образовании. ЮНЕСКО признает, что искусственный интеллект обладает потенциалом для расширения человеческого потенциала и защиты прав человека, способствуя эффективному сотрудничеству между людьми и машинами в сфере образования и устойчивого развития.

Они предлагают использовать ИИ для устранения неравенства в доступе к знаниям и обеспечения того, чтобы применение ИИ не увеличивало технологический разрыв внутри стран и между ними. Они рекомендуют использовать ИИ для решения насущных образовательных проблем, таких как устранение пробелов в обучении, персонализация учебного процесса и улучшение всеобщего доступа к качественному образованию.

Обучение и ограничения ИИ для образования

Системы искусственного интеллекта для образования проходят обучение с использованием обширных и разнообразных наборов данных, что значительно повышает их эффективность. Процесс обучения моделям ИИ в образовании характеризуется итеративными подходами, которые используют методы, основанные на данных, постоянно совершенствуя их производительность и повышая их адаптируемость к образовательным контекстам (чтобы понять больше об используемом жаргоне компьютерных наук и ИИ, ознакомьтесь с нашими статьями о базовых моделях и больших языковых моделях).

Недавний бумага об ограничениях ИИ, который должен использоваться в образовании, упоминается, что ИИ имеет относительно полные функции в четырех подсистемах: получение информации, хранение, кодирование и вывод. Он также частично обладает функциями, связанными с отбором и мониторингом информации.

Однако ИИ серьезно не хватает возможностей трех важнейших подсистем: интерпретации информации, оценки и построения. Эти подсистемы необходимы для создания инновационной и творческой информации, что, безусловно, является уникальной способностью человека.

Адаптивное и персонализированное обучение

Анализируя данные учащихся, ИИ может способствовать более глубокому пониманию индивидуальных потребностей в обучении и соответствующим образом адаптировать обучение. Эта настройка распространяется на темп, контент и стратегии обучения, предоставляя учащимся индивидуальные подходы, которые оптимизируют их образовательный путь.

Одним из ключевых преимуществ ИИ в образовании является его способность оказывать целенаправленное вмешательство и поддержку учащимся, испытывающим затруднения. Эта индивидуализированная поддержка может значительно улучшить результаты обучения и создать более инклюзивную и благоприятную среду обучения.

Кроме того, ИИ улучшает обучение, предлагая индивидуальную помощь ученикам. Благодаря ИИ обучение становится более интерактивным и адаптивным, обеспечивая немедленную обратную связь, оценивая эффективность и предлагая индивидуальные рекомендации в режиме реального времени.

Применение систем ИИ в образовании

Есть несколько способов, которыми мы можем обучать и использовать возможности систем искусственного интеллекта для улучшения обучения учащихся. Интеграция ИИ в систему образования не заменит учителей, а предоставит им передовые исследования, технологии и знания и поможет им направить учащихся к успеху.

Персонализированное обучение

Персонализированное обучение произвело революцию благодаря последним достижениям в области технологий искусственного интеллекта. Примеры персонализированного обучения с помощью ИИ включают чат-ботов на базе ИИ, которые помогают учащимся в период адаптации и предоставляют точную информацию, а также автоматизируют планирование и доставку контента. Решения на основе ИИ, такие как платформы адаптивного обучения, такие как Нойтонпреподаватели с искусственным интеллектом, такие как Жалобаи индивидуальные пути обучения, предлагаемые АЛЕКС продемонстрировали успешное внедрение в персонализированное обучение.

ИИ обеспечивает персонализированное обучение, предоставляя немедленную обратную связь, оценивая производительность и предлагая индивидуальное исправление. Анализируя данные учащихся, ИИ может адаптировать образовательный контент и пути обучения в соответствии с индивидуальными потребностями, предпочтениями и способностями. Адаптивные оценки и целевые вмешательства приносят пользу, выявляя области, в которых учащиеся испытывают затруднения, и оказывая целенаправленную поддержку.

Влияние персонализированного обучения на вовлеченность учащихся и результаты значительныйтак как он поддерживает вовлеченность учащихся за счет скорректированной рабочей нагрузки и вмешательств, отвечающих их конкретным требованиям.

Интеллектуальные системы обучения

Интеллектуальные системы обучения (ITS), основанные на искусственном интеллекте, предлагают персонализированные инструкции и обратную связь для студентов. Эти системы, такие как Карнеги Обучение и Умный Воробей, адаптировать свои стратегии на основе ответов учащихся и прогресса. ИТС используют алгоритмы глубокого обучения для обеспечения индивидуального обучения в цифровой среде.

ИТС работает как компьютерная система, которая обеспечивает индивидуальный учебный план и руководство, часто без необходимости в учителе-человеке. Используя технологию искусственного интеллекта, ИТС могут предлагать индивидуальные стратегии обучения для отдельных лиц. Недавние исследования, в том числе исследования, проведенные в Университет Карнеги Меллонпродемонстрировал эффективность ITS в обучении различным предметам, таким как алгебра, грамматика, решение уравнений, сложение дробей и химия.

Применение алгоритмов машинного обучения в ИОС моделирует процесс обучения студентов. Конечная цель — позволить учителям создавать свои собственные компьютеризированные уроки, не полагаясь на программистов ИИ. Это позволяет учителям формировать технологию в соответствии со своими методами обучения, обеспечивая персонализированный и адаптируемый опыт обучения для учащихся.

Интеллектуальное создание и курирование контента

Используя искусственный интеллект, можно эффективно и действенно создавать викторины, рабочие листы, эссе и учебные материалы. ИИ может анализировать большое количество разнообразной информации, а затем рекомендовать соответствующие ресурсы как учащимся, так и преподавателям, повышая качество обучения.

Например, компания Educational Vision Technologies (EVT) использует ИИ для разделения длинных образовательных видеороликов на управляемые главы, предоставляя стенограммы, заметки и интерактивные функции (точно так же, как некоторые из лучших инструментов транскрипции ИИ). Это делает контент более доступным и всеобъемлющим для учащихся, в том числе с ограниченными возможностями или ограничениями в посещении занятий.

На изображении выше показано использование популярного ChatGPT для создания математической викторины. При таком генеративном ИИ важно помнить, что качество результата будет существенно зависеть от качества запроса (подсказки). Именно поэтому так важно понимать правильное подсказывание.

Виртуальные помощники и чат-боты

Виртуальные помощники и чат-боты на базе искусственного интеллекта могут поддерживать отдельных учащихся и преподавателей в сфере образования. Эти интеллектуальные системы могут отвечать на вопросы, обеспечивать руководство и предлагать персонализированные рекомендации для повышения качества обучения.

Несколько университетов уже внедрили виртуальных помощников на базе ИИ. Стэнфордский университет создан QuizBot, чат-бот, который оказался более эффективным, чем традиционные карточки, помогая учащимся изучать и запоминать информацию. Университет штата Джорджия представил Внезапно атаковатьвиртуальный помощник, который значительно расширил их возможности для решения вопросов студентов во время процесса приема.

Автоматизация оценивания и обратной связи

Используя алгоритмы машинного обучения, системы ИИ могут анализировать и оценивать различные типы студенческих работ, включая эссе и задания. Эти алгоритмы могут выявлять определенные ошибки или шаблоны в работе учащихся и предоставлять целевую обратную связь, относящуюся к заданию. Великобритании Оценка делает именно это.

Одним из ключевых преимуществ оценивания с помощью ИИ является быстрое время обработки, позволяющее учащимся получать немедленную обратную связь для устранения слабых мест и эффективного улучшения своих навыков. Системы оценок ИИ используют стандартизированные критерии, обеспечивая более объективную и последовательную оценку, чем традиционные методы. Это снижает вероятность предвзятости или ошибок при выставлении оценок, создавая более справедливую и инклюзивную среду обучения.

Кроме того, оценивание ИИ позволяет учителям собирать данные об успеваемости учащихся, помогая им выявлять области, в которых учащиеся испытывают затруднения, и соответствующим образом корректировать свои планы уроков.

Повышение доступности и инклюзивности

ИИ может повысить инклюзивность и сделать обучение более доступным для всех.

Вспомогательные технологии для особых нужд

ИИ уже используется для разработки инновационные инструменты которые помогают учащимся с нарушениями зрения, слуха и когнитивными нарушениями. Эти технологии предлагают транскрипцию в реальном времени (точно так же, как некоторые из лучших инструментов транскрипции), субтитры и аудиоописания, что делает образовательный контент более доступным для детей и учащихся с различными потребностями.

Для учащихся с нарушениями зрения технологии на базе ИИ, такие как программы чтения с экрана и системы распознавания изображений, могут предоставлять аудиоописания, что позволяет им получать доступ к визуальному контенту. Точно так же учащиеся с нарушениями слуха могут воспользоваться инструментами субтитров и транскрипции на основе ИИ, которые преобразуют разговорный язык в текст. Эти инструменты улучшают понимание лекций и дискуссий. Кроме того, алгоритмы ИИ могут анализировать и интерпретировать выражения лица, жесты и язык тела, помогая учащимся с когнитивными нарушениями понимать социальные сигналы и взаимодействия.

Некоторые известные примеры вспомогательных технологий на основе ИИ включают приложения для преобразования речи в текст, интеллектуальные дисплеи Брайля, интеллектуальные системы обучения и симуляции виртуальной реальности.

Изучение языков и перевод

Искусственный интеллект может обеспечить интерактивное изучение языка, предлагая персонализированные учебные материалы и адаптивные упражнения. Системы искусственного интеллекта могут анализировать уровень владения языком учащимися и предоставлять целевую обратную связь для улучшения произношения, грамматики и использования словарного запаса.

Инструменты перевода ИИ могут помочь в переводе текстов, позволяя учащимся понимать контент на разных языках и участвовать в межкультурном общении. В многоязычных классах инструменты перевода ИИ могут поддерживать учащихся с разным языковым опытом, создавая инклюзивную и эффективную учебную среду.

Платформы для изучения языков, такие как Дуолинго и Розеттский камень использовать алгоритмы искусственного интеллекта для персонализации языковых курсов в зависимости от потребностей и прогресса учащихся. Переводческие услуги, такие как Google Переводчик использовать технологии искусственного интеллекта для обеспечения мгновенного перевода текста, речи и даже изображений.

Хотя ИИ может обеспечить точные переводы и обратную связь, ему не хватает эмоционального и культурного понимания, которым обладают люди. Например, ИИ-перевод может столкнуться с идиоматическими выражениями, сарказмом и нюансами.

Раннее вмешательство и прогнозная аналитика

ИИ может выявлять ранние признаки трудностей в обучении или поведенческих проблем у детей, позволяя педагогам оперативно вмешиваться. Этот упреждающий подход позволяет разрабатывать персонализированные вмешательства и стратегии поддержки, отвечающие конкретным потребностям учащихся.

Однако использование прогнозной аналитики в образовании вызывает этические соображения. Проблемы с конфиденциальностью, риски предвзятости алгоритмов и возможность чрезмерной зависимости от ИИ являются важными факторами, которые необходимо учитывать.

Несмотря на эти проблемы, наблюдается успешное внедрение ИИ в раннее вмешательство и прогнозную аналитику. Например, изучать включило вероятностное машинное обучение для выявления учащихся из групп риска, что привело к более надежным прогнозам и улучшению академических результатов.

Этические соображения и проблемы

Широкое внедрение искусственного интеллекта в образование вызывает множество опасений и проблем. Школы борются с быстрыми темпами развития ИИ, из-за чего им сбитый с толку и поиск экспертного совета по навигации по полезным и потенциально опасным аспектам. Непрерывные исследования, сотрудничество и постоянное совершенствование жизненно важны для использования всего потенциала образовательных систем, управляемых искусственным интеллектом.

Конфиденциальность и безопасность данных

Использование искусственного интеллекта в образовательных технологиях вызывает опасения по поводу сбора, хранения и возможного неправомерного использования данных. Поставщики прозрачного ИИ описывают свои процессы сбора данных и политики конфиденциальности, а также анонимизируют данные учащихся, чтобы минимизировать риски конфиденциальности.

Учителя и воспитатели могут включать обсуждения конфиденциальности и этических последствий ИИ в уроки, чтобы обучать учащихся и поощрять ответственное использование. Соблюдение соответствующих правил конфиденциальности в соответствующих географических регионах, таких как PIPA, GDPR и FERPA, необходимо для защиты конфиденциальности учащихся. Регулярный мониторинг и обзор использования инструментов ИИ помогают обеспечить постоянную защиту конфиденциальности.

И в настоящее время вы даже можете использовать ИИ для обеспечения безопасности, просто ознакомьтесь с некоторыми из лучших инструментов безопасности ИИ.

Предвзятость и справедливость

Предубеждения, возникающие из обучающих данных, наблюдались в таких случаях, как алгоритм распознавания изображений Google, неправильно идентифицирующий лица POC и дискриминационные модели набора. Алгоритм стандартизации оценок Ofqual продемонстрировал предвзятость в пользу частных учебных заведений. Компании, занимающиеся электронным прокторингом, подверглись тщательной проверке на предмет потенциальной предвзятости в отношении маргинализированных групп.

Для решения этих проблем решающее значение имеют разнообразные и репрезентативные наборы обучающих данных. Минимизация систематической ошибки требует сбора большего количества данных, сокращения пробелов в репрезентативности и курирования процессов маркировки данных. Алгоритмические исследования справедливости должны сопровождаться структурными и политическими реформами для решения сложных вопросов.

Отношения учитель-ученик и роль педагогов в обучении учащихся

В контексте искусственного интеллекта в образовании роль педагогов развивается. Необходимо снять опасения по поводу того, что технологии ИИ вытесняют учителей. Отношения учитель-ученик и уникальные навыки, которые педагоги привносят в процесс обучения, имеют первостепенное значение. Вместо того, чтобы заменять учителей, системы искусственного интеллекта могут поддерживать и улучшать их работу. Эта точка зрения подтверждается исследованиями, такими как статья Алекс Гильерме.

Взгляд в будущее: как ИИ повлияет на будущее образования?

Несмотря на проблемы, существует оптимистичный взгляд на будущее и роль ИИ, обработки естественного языка и технологий в обучении и предоставлении персонализированного, иммерсивного и эффективного образовательного опыта без замены учителей. Их рабочие места будут развиваться вместе с новыми технологиями, как и в прошлом.

Педагогам крайне важно быть в курсе последних идей и разработок в области генеративного ИИ, чтобы активно участвовать в формировании будущего обучения. Даже исследователи в Гарвардской высшей школе образования согласны с тем, что мы не должны бороться с использованием технологии ИИ, а должны выяснить, как использовать ее в своих интересах.

Последние мысли

ИИ находится на пути обеспечения всеобщего доступа к высококачественному образованию, повышения инклюзивности и повышения доступности. И это происходит быстро. Быстрее, чем могут отреагировать законодатели. Именно поэтому этичное использование искусственного интеллекта в настоящее время зависит от поставщиков и преподавателей. Будущее образования в наших руках, и от нас зависит, как правильно его формировать.