pandemia może otworzyć drzwi do nowych technologii – i dramatycznych innowacji – w edukacji

pandemia COVID-19 zmusza uczniów na każdym poziomie do nauki z domu, technologia edukacyjna napędzana Sztuczną Inteligencją może zapewnić istotne wsparcie dla nauczycieli i uczniów. (Zdjęcie Bongkarn Thanyankij via Pexels)

katastrofa to laboratorium innowacji. Podczas wojny lub w następstwie trzęsienia ziemi całe społeczeństwa mobilizują się, aby odpowiedzieć na bezpośrednie wyzwanie, podczas gdy kadra naukowców szuka sposobu na przekształcenie kryzysu w postępy, które poprawią życie lub uratują życie w przyszłości.

Zachary Pardos, adiunkt w UC Berkeley Graduate School of Education i School of Information.

globalna pandemia COVID-19 jest takim wyzwaniem. Dla Zachary Pardos, adiunkt w UC Berkeley Graduate School of Education i School of Information, kryzys przynosi uporczywe pytanie: z dziesiątkami milionów studentów na całym świecie zmuszeni do pozostania w domu od szkoły, i przestojów w niektórych obszarach, które mogą kontynuować jesienią, jak możemy zapewnić, że uzyskać najlepszą możliwą edukację?

Pardos jest specjalistą w adaptacyjnych technologiach uczenia się, badając głęboką dynamikę uczenia się uczniów i wykorzystując duże ilości danych w celu stworzenia przyjaznych dla użytkownika narzędzi, które są zarówno potężne, jak i subtelne. Ściśle współpracował z nauczycielami i uczniami na każdym poziomie, aby zintegrować technologię z codziennymi programami nauczania.

w wywiadzie opisał, w jaki sposób te nowe systemy wsparcia angażują uczniów i oceniają ich mocne i słabe strony, nawet gdy nie są w klasie. Systemy nie są kursem online, ale raczej nauczycielem online, napędzanym Sztuczną Inteligencją, który może ocenić mocne i słabe strony ucznia i dostarczyć spersonalizowane indywidualne zajęcia.

takie technologie są już stosowane w studiach licencjackich, w tym w Berkeley, i w ograniczonym stopniu w amerykańskich klasach szkół średnich. Dziś jednak nauczyciele są zmuszeni do rozważenia najskuteczniejszych sposobów nauczania uczniów w domu-a to oznacza, że COVID – 19 może otworzyć drzwi do nowych pomysłów i nowych technologii, które przetrwają w klasie po ustąpieniu katastrofy.

i podczas gdy pandemia i zakłócenia gospodarcze zmieniają krajobraz przyszłej pracy, Pardos powiedział, adaptacyjne technologie uczenia się mają moc, aby pomóc uczniom w szybkim przestawieniu się na nowe kariery.

Berkeley News: kiedy ludzie myślą o adaptacyjnych technologiach uczenia się, mogą sobie wyobrazić kursy online lub uczniów za pomocą kliknięć, aby odpowiedzieć na pytania instruktora. Czy to właściwy sposób myślenia o nich?

Technologie te mają elementy uczenia adaptacyjnego. W szczególności, mechanizmy natychmiastowego sprzężenia zwrotnego. Dzięki autogradingowi możesz uzyskać poprawne informacje zwrotne na temat problemów, a nawet esejów, na kursie online. Ale adaptacyjne uczenie się wymaga większej personalizacji ze strony technologii.

kluczowe elementy adaptacyjnych systemów korepetycji są zwykle modelem, który nieustannie ocenia to, co uczeń wie, listę wiedzy w danej dziedzinie, a następnie podpowiada i adaptacyjne sekwencjonowanie treści w oparciu o to, co uczeń wie. Przykładem tego na kampusie w Berkeley jest system ALEKS. Jest używany przez pierwszaków, którzy nie są jeszcze gotowi na matmę na poziomie college ’ u.

ale nie są gotowe na różne sposoby. Więc nie jest to tylko jeden krótki kurs letni, który może temu zaradzić. A posiadanie ludzkich nauczycieli stale oceniających gotowość i dostosowujących nauczanie do każdego z setek przychodzących uczniów jest ogromnym zadaniem, które szybko przekroczyłoby zasoby ludzkiego nauczyciela. Okazało się jednak, że nauczyciele adaptacyjni bardzo dobrze skalują się w tym scenariuszu.

czy są jeszcze inne przykłady, które są już w użyciu, czy mogą być wkrótce?

opanowanie Fizyki i matematyki, geometrii i algebry, to kolejne przykłady nauczycieli adaptacyjnych. Jest ich o wiele więcej. Większość głównych wydawców podręczników zakupiło lub opracowało takie systemy korepetycji, a w laboratoriach przemysłowych i akademickich istnieje wiele różnych adaptacyjnych technologii uczenia się, z których niektóre koncentrują się na ocenie, co podejście do systemów korepetycji.

słabością nauczycieli adaptacyjnych jest to, że mają one tendencję do występowania w ograniczonych domenach macierzystych. Wyzwaniem w przyszłości jest ich poszerzenie. Jednym z wąskich gardeł jest to, jak wiele wiedzy specjalistycznej jest potrzebne do modelowania nowej domeny. Ale podejścia big data były obiecujące dla przezwyciężenia tego. Pierwszy kamień milowy został osiągnięty, gdy byliśmy w stanie automatycznie wygenerować spersonalizowaną pomoc w locie na kursie online za pomocą sztucznej inteligencji, która uczy się z interakcji byłych uczniów z kursem.

jeśli jesteś studentem, jak to jest korzystać z tej technologii? Czym różni się od tradycyjnej nauki?

to natychmiastowa spersonalizowana pomoc i przepisana praktyka, która może mieć miejsce. Podczas gdy proces poszukiwania pomocy może być korzystny, wielu studentów nie wie, od czego zacząć i poszukuje materiałów szkoleniowych i personelu instruktorskiego w celu uzyskania pomocy. Adaptacyjne technologie uczenia się mogą zapewnić część tej pomocy. Jeśli uczeń nie jest na poziomie wiedzy, aby móc odpowiedzieć na pytanie, zamiast kontynuować następną lekcję, system adaptacyjnie przedłuży bieżącą lekcję, udzielając pomocy w postaci wskazówek i innych czynności, dopóki uczeń nie będzie przygotowany do postępu.

z powodu pandemii COVID-19 miliony studentów uczą się w domu. Czy adaptacyjne technologie uczenia się mogą pomóc?

dla ograniczonych tematów, tak. Awaryjne odejście od tradycyjnych klas spowodowało skrócenie godzin kontaktu instruktor-uczeń. Odbywa się to przez K-12 i wyższe ed. Brak godzin kontaktu może być częściowo zrekompensowany technologią adaptacyjną, gdzie w momentach, w których uczniowie nie mogą mieć synchronicznych sesji uczenia się (z nauczycielami, w czasie rzeczywistym), mogą wchodzić w interakcję z technologią, która może spersonalizować instrukcje — ograniczoną pojemność, ale bardziej niż wideo lub Podręcznik.

wydaje się, że ten kryzys z natury skłoni nas do myślenia o innowacjach w edukacji.

zdecydowanie. Teraz, gdy tak wielu nauczycieli musiało się komunikować, uczyć i nauczać za pośrednictwem medium online, nie można go zignorować jako opcji do rozważenia w przyszłości, ani nie można zignorować pytania o to, jakie narzędzia można zastosować, aby poprawić jakość nauki w środowiskach online i opartych na miejscu.

jest to okazja do refleksji nad wyzwaniami, jakie towarzyszyły pandemii, takimi jak brak zaangażowania i brak poczucia więzi z uczniami. W jaki sposób odpowiednie zastosowanie technologii adaptacyjnej może sprawić, że nauka online stanie się całością, zarówno z perspektywy nauczyciela, jak i ucznia?

niektórzy pedagodzy wyrazili obawę, że podczas pandemii studenci, którzy mają uczyć się w domu, są zamiast tego offline i dryfują. Gdyby adaptacyjne technologie uczenia się były obecnie powszechnie stosowane, czy mogłyby pomóc?

jest tu problem z dostępem i orientacją. Dzięki access zaczniemy widzieć karty i urządzenia data SIM (subscriber information module) traktowane jak autobusy szkolne — pojazdy dostawcze, które mają być dostarczane uczniom do wirtualnej klasy.

nawet gdy uczniowie mają dostęp, istnieją dowody na to, że sposób, w jaki kierują się ku nauce online, może prowadzić do podziału osiągnięć. Kolega z Arizona State University był ciekawy, w jaki sposób studenci poruszali się po materiałach w jego kursie online i czy studenci, którzy nie ukończyli kursu, poruszali się w inny sposób niż ci, którzy zdali.

nasze badania nad danymi z kursu wykazały, że chodzenie najpierw do quizów, a następnie szukanie odpowiedzi w materiale przygotowawczym było dominującym wzorem wśród studentów, którzy nie zaliczyli. Podążanie zalecaną ścieżką sylabusową było dominujące wśród uczniów, którzy zdali. Instruktor dokonał kilku modyfikacji na następne zajęcia, oferując niewielką kwotę dodatkowego kredytu dla tych, którzy najpierw uzyskali dostęp do materiałów przygotowawczych i wysyłając e-mail do tych, którzy tego nie zrobili, informując ich, jak ważne jest to dla sukcesu poprzednich uczniów. Widział wzrost ocen po wprowadzeniu tych zmian.

w sytuacji natychmiastowego zdalnego nauczania niektórzy uczniowie nie będą naturalnie mieli zdyscyplinowanej orientacji na naukę online. Jeśli nie poprzez sesje wideokonferencyjne na żywo i przyjmowanie obecności, w jaki sposób nauczyciele utrzymują strukturę i utrzymują uczniów na bieżąco? Zachęty i spersonalizowana komunikacja oparta na dowodach to opcje. Sztywne spersonalizowane sekwencjonowanie adaptacyjnych technologii uczenia się może być inne.

wydaje mi się, że mówisz nie tylko o nowej technologii, ale o zupełnie innym sposobie nauczania i uczenia się.

jako istoty biologiczne, poznawcze, nie zmieniliśmy się zbytnio. Ale technologia zmienia każdy aspekt naszego życia, i myślę, że dzieje się to również teraz w edukacji, gdzie nauczyciele pracują obok technologii. Jest tu również ślad znajomych, ponieważ wiele adaptacyjnych systemów uczenia się zostało zainspirowanych korepetycjami jeden na jednego.

Spójrz w dół drogi 5-10 lat. Jak postrzegasz ewolucję technologii – i jak będzie ewoluować Edukacja?

zobaczymy, że technologia stanie się łatwiejsza do zintegrowania z tym, co nauczyciele próbują osiągnąć. Technologia uczenia maszynowego, w szczególności przetwarzanie języka naturalnego, zapewni Socratic podejścia pedagogiczne i lepiej skoordynowane możliwości uczenia się od rówieśników.

adaptacyjne uczenie się będzie wykorzystywane w szerszych kontekstach. Ze względu na zmieniający się krajobraz gospodarczy, wielu studentów może zdecydować się na przejście od zamierzonej kariery i stopni naukowych. Będą mieli wcześniejszą wiedzę uzyskaną z Stopni, od których się oddalają i będą poszukiwać spersonalizowanych programów nauczania, które wykorzystują to, czego się nauczyli, aby spójnie przenieść się w kierunku tego, czego chcą teraz się uczyć.

jest to trudne zadanie personalizacji, ale scenariusz podobny do tych, w których wykazano, że nauczyciele adaptacyjni są excel, tylko stosowany na wyższym poziomie, na całym poziomie kursu. Moje laboratorium opracowuje i pilotuje technologię adaptacyjną, która aspiruje do tego celu w Cal.

czy są jakieś niezamierzone konsekwencje, o których powinniśmy teraz myśleć? Potencjalne ryzyko?

jedna pułapka to myślenie, że technologia może zrobić wszystko. Ludzie muszą uczyć się przedmiotów akademickich, ale także muszą nauczyć się być ludźmi. Muszą nauczyć się współczucia, szczodrości, jak pracować razem, jak dzielić odpowiedzialność i uznanie oraz jak utrzymywać relacje, co z pewnością jest tematem uczenia się przez całe życie. Jak stać się dobrym obywatelem, który przyczynia się do rozmowy na temat tego, co społeczeństwo powinno docenić. Nie będziesz miał adaptacyjnej technologii uczenia się, aby tego nauczyć.