La pandemia podría abrir una puerta a nuevas tecnologías – e innovaciones dramáticas – en la educación

Con la pandemia de COVID-19 obligando a los estudiantes de todos los niveles a estudiar desde casa, la tecnología educativa impulsada por la inteligencia artificial podría proporcionar un apoyo vital a maestros y estudiantes. (Foto de Bongkarn Thanyankij a través de Pexels)

El desastre es un laboratorio para la innovación. Durante una guerra, o después de un terremoto, sociedades enteras se movilizan para responder al desafío inmediato, mientras que un grupo de investigadores busca una manera de transformar la crisis en avances que mejoren o salven vidas en el futuro.

Zachary Pardos, profesor asistente en la Escuela de Posgrado de Educación de UC Berkeley y la Escuela de Información.

La pandemia mundial de COVID-19 es un gran desafío. Para Zachary Pardos, profesor asistente de la Escuela de Posgrado en Educación y la Escuela de Información de la Universidad de California en Berkeley, la crisis plantea una pregunta persistente: Con decenas de millones de estudiantes en todo el mundo obligados a quedarse en casa y a no asistir a la escuela, y los cierres en algunas áreas que probablemente continuarán en el otoño, ¿cómo podemos asegurar que reciban la mejor educación posible?

Pardos es un especialista en tecnologías de aprendizaje adaptativo, que estudia la dinámica profunda del aprendizaje de los estudiantes y organiza big data para crear herramientas fáciles de usar, potentes y sutiles. Ha trabajado en estrecha colaboración con profesores y estudiantes de todos los niveles para integrar la tecnología en los planes de estudio cotidianos.

En una entrevista, describió cómo estos sistemas de apoyo emergentes involucran a los estudiantes y evalúan sus fortalezas y debilidades, incluso cuando no están en el aula. Los sistemas no son un curso en línea, sino más bien un tutor en línea, impulsado por inteligencia artificial, que puede evaluar las fortalezas y debilidades de un estudiante y ofrecer instrucción individual personalizada.

Estas tecnologías ya están en uso en los estudios de pregrado, incluso en Berkeley, y hasta un grado limitado en las clases de secundaria de los Estados Unidos. Sin embargo, hoy en día, los educadores se ven obligados a considerar las formas más efectivas de enseñar a los estudiantes en el hogar, y eso significa que la COVID — 19 puede abrir la puerta a nuevas ideas y nuevas tecnologías que perdurarán en el aula después de que desaparezca el desastre.

Y aunque la pandemia y las perturbaciones económicas están cambiando el panorama para el trabajo futuro, dijo Pardos, las tecnologías de aprendizaje adaptativo tienen el poder de ayudar a los estudiantes a pivotar, sobre la marcha, hacia nuevas carreras.

Berkeley News: Cuando las personas piensan en tecnologías de aprendizaje adaptativo, pueden imaginar cursos en línea o estudiantes que usan clickers para responder a las preguntas de un instructor. ¿Es esta la forma correcta de pensar en ellos?

Zachary Pardos: Es algo diferente. Esas tecnologías tienen elementos de aprendizaje adaptativo. Específicamente, mecanismos para la retroalimentación inmediata. Gracias a la autograbación, se le puede dar retroalimentación de corrección sobre problemas, o incluso ensayos, en un curso en línea. Pero el aprendizaje adaptativo implica más personalización por parte de la tecnología.

Los componentes clave de los sistemas de tutoría adaptativa han tendido a ser un modelo que evalúa continuamente lo que sabe un estudiante, una lista de conocimientos en el dominio que se está aprendiendo y luego sugerencias y una secuenciación adaptativa del contenido basada en lo que sabe el estudiante. Un ejemplo de eso en el campus de Berkeley ha sido el sistema ALEKS. Es usado por estudiantes de primer año que aún no están listos para matemáticas de nivel universitario.

Pero no están listos de diferentes maneras. Por lo tanto, no es solo un curso de verano corto el que podría remediar eso. Y tener tutores humanos que evalúen continuamente la preparación y adapten la instrucción a cada uno de los cientos de estudiantes entrantes es una tarea monumental que excedería rápidamente los recursos de un tutor humano. Pero se ha demostrado que los tutores adaptativos escalan muy bien en este escenario.

¿Hay otros ejemplos que se te ocurran que estén en uso ahora, o que podrían estar pronto?

Dominar la física y la matemática, para geometría y álgebra, son otros ejemplos de tutores adaptativos. Hay muchos más. La mayoría de las principales editoriales de libros de texto han comprado o desarrollado sistemas de tutoría como estos, y hay una amplia variedad de tecnologías de aprendizaje adaptativo que surgen de la industria y los laboratorios académicos, algunos de los cuales comparten el mismo enfoque en la evaluación que el enfoque de sistemas de tutoría.

Ha sido una debilidad de los tutores adaptativos que tienden a estar en dominios STEM limitados. Un reto en el futuro es ampliarlos. Uno de los cuellos de botella es la cantidad de experiencia en la materia que se necesita para modelar un nuevo dominio. Pero los enfoques de big data han sido prometedores para superar eso. Se logró un primer hito cuando pudimos generar automáticamente ayuda personalizada sobre la marcha en un curso en línea mediante el uso de IA, que aprende de las interacciones anteriores de los estudiantes con el curso.

Si eres estudiante, ¿cómo es usar esta tecnología? ¿En qué se diferencia del aprendizaje tradicional?

Es la ayuda personalizada inmediata y la práctica prescrita que puede tener lugar. Si bien el proceso de buscar ayuda puede ser beneficioso, muchos estudiantes no saben por dónde comenzar y buscan ayuda en los materiales del curso y el personal de instrucción. Las tecnologías de aprendizaje adaptativo pueden proporcionar parte de esta asistencia. Si un estudiante no tiene un nivel de conocimiento para poder responder una pregunta, en lugar de continuar con la siguiente lección, el sistema extendería adaptativamente la lección actual, brindando ayuda en el camino en forma de sugerencias y otras actividades hasta que el estudiante esté preparado para avanzar.

Debido a la pandemia de COVID-19, millones de estudiantes estudian en casa. ¿Podrían ayudar las tecnologías de aprendizaje adaptativo?

Para sujetos limitados, sí. El alejamiento de emergencia de las aulas tradicionales ha causado una reducción en las horas de contacto entre instructor y estudiante. Esto se está llevando a cabo a través de K-12 y educación superior. La falta de horas de contacto podría compensarse parcialmente con la tecnología adaptativa, donde en aquellos momentos en los que los estudiantes no pueden tener sesiones de aprendizaje sincrónicas (con los maestros, en tiempo real), pueden interactuar con una tecnología que tiene la capacidad de personalizar la instrucción, una capacidad limitada, pero más que un video o un libro de texto.

Parece que esta crisis, por naturaleza, nos llevará a pensar en la innovación en la educación.

Definitivamente. Ahora que tantos educadores han tenido que comunicarse, aprender y enseñar a través del medio en línea, no se puede ignorar como una opción a considerar en el futuro, ni se puede ignorar la pregunta de qué herramientas podrían utilizarse para mejorar la calidad del aprendizaje en entornos en línea y basados en el lugar.

Esta es una oportunidad para reflexionar sobre los desafíos experimentados durante la pandemia, desafíos como la falta de compromiso y la falta de un sentido de conexión con los estudiantes. ¿Cómo puede la aplicación adecuada de la tecnología adaptativa hacer que las experiencias de aprendizaje en línea sean completas, tanto desde la perspectiva del profesor como de los estudiantes?

Algunos educadores han expresado su preocupación de que, durante la pandemia, los estudiantes que se supone que deben estudiar en casa están fuera de línea y a la deriva. Si las tecnologías de aprendizaje adaptativo estuvieran ampliamente implementadas en este momento, ¿podrían ayudar?

Aquí hay un problema de acceso y de orientación. Con access, comenzaremos a ver tarjetas SIM de datos (módulo de información del suscriptor) y dispositivos tratados como autobuses escolares, vehículos de entrega que se espera que se proporcionen a los estudiantes para que los lleven al aula virtual.

Incluso cuando los estudiantes tienen acceso, hay evidencia de que la forma en que se orientan hacia el aprendizaje en línea puede conducir a una brecha de rendimiento. Un colega de la Universidad Estatal de Arizona tenía curiosidad por saber cómo los estudiantes navegaban los materiales en su curso en línea y si los estudiantes que no aprobaron el curso navegaban de una manera diferente a los que aprobaron.

Nuestra investigación de los datos del curso mostró que ir primero a los cuestionarios y luego buscar respuestas en el material preparatorio era un patrón dominante entre los estudiantes que fracasaron. Seguir el itinerario del plan de estudios prescrito fue dominante entre los estudiantes que aprobaron. El instructor hizo un par de modificaciones para la siguiente clase, ofreciendo una pequeña cantidad de crédito adicional para aquellos que accedieron primero a los materiales preparatorios y enviando un correo electrónico a aquellos que no lo hicieron, haciéndoles saber lo importante que era para el éxito de los estudiantes anteriores. Vio un aumento en las calificaciones después de hacer esos cambios.

La conclusión para la situación de instrucción remota inmediata es que algunos estudiantes no tendrán naturalmente una orientación disciplinada al aprendizaje en línea. Si no es a través de sesiones de videoconferencia en vivo y asistencia, ¿cómo mantienen los maestros la estructura y mantienen a los estudiantes en el buen camino? Incentivos y comunicaciones personalizadas basadas en evidencia son opciones. La rígida secuenciación personalizada de las tecnologías de aprendizaje adaptativo podría ser otra.

Me parece que estás hablando no solo de nuevas tecnologías, sino de una forma fundamentalmente diferente de enseñar y aprender.

Como seres biológicos y cognitivos, no hemos cambiado mucho. Pero la tecnología está cambiando cada faceta de nuestra vida, y creo que ahora también está sucediendo en la educación, donde los maestros trabajan junto con la tecnología. También hay un toque de lo familiar aquí, ya que muchos sistemas de aprendizaje adaptativo se han inspirado en la tutoría individual.

Mire por el camino cinco o 10 años. ¿Cómo ve la evolución de la tecnología y cómo evolucionará la educación?

Veremos que la tecnología se vuelve más fácil de integrar con lo que los maestros están tratando de lograr. La tecnología de aprendizaje automático, especialmente el procesamiento del lenguaje natural, proporcionará enfoques pedagógicos socráticos y oportunidades de aprendizaje entre pares mejor coordinadas.

El aprendizaje adaptativo se utilizará en contextos más amplios. Debido al cambiante panorama económico, muchos estudiantes pueden decidir abandonar sus carreras y grados previstos. Tendrán conocimientos previos adquiridos de los títulos de los que se están alejando y buscarán planes de estudio personalizados que aprovechen lo que han aprendido para cambiar coherentemente hacia lo que quieren aprender ahora.

Esta es una tarea de personalización desafiante, pero un escenario similar a aquellos en los que se ha demostrado que los tutores adaptativos sobresalen, solo se aplican a un nivel superior en todo el curso. Mi laboratorio ha estado desarrollando y probando una tecnología adaptativa que aspira a este objetivo aquí en Cal.

¿Hay consecuencias no deseadas en las que deberíamos estar pensando ahora? ¿Riesgos potenciales?

Un escollo es pensar que la tecnología puede hacerlo todo. Las personas necesitan aprender materias académicas, pero también necesitan aprender a ser personas. Necesitan aprender compasión, generosidad, cómo trabajar juntos, cómo compartir la responsabilidad y el crédito, y cómo mantener relaciones, lo que sin duda es un tema de aprendizaje permanente. Cómo convertirse en un buen ciudadano que contribuya a la conversación sobre lo que la sociedad debe valorar. No vas a tener una tecnología de aprendizaje adaptativa para enseñar eso.