Com impulsarà la intel·ligència artificial (IA) els nous aprenentatges a l’educació?
H. Chad Lane i Mike Tissenbaum són dos d’un grapat de professor del College of Education, la investigació dels quals en intel·ligència artificial (IA) en educació està canviant el panorama de professors i estudiants. Aquí, Lane i Tissenbaum comparteixen la seva investigació i opinions sobre ús de la IA a l’educació.
Un xatbot podria haver escrit aquest article. (Però no va ser així. Sincerament)
També podria escriure un assaig d’un estudiant universitari. I, basant-nos en l’avaluació de les habilitats d’escriptura dels estudiants darrerament, probablement podria escriure un assaig millor que, almenys, alguns estudiants.
Això només és part del món de la tecnologia en constant evolució. Com amb qualsevol avenç, l’ús creixent de la intel·ligència artificial – algunes dirien que la infiltració – a les nostres vides comporta una barreja de reaccions: intriga, excitació, escepticisme, por.
L’explosió de la IA
H. Chad Lane compara l’explosió de la IA amb la de les televisions. A la dècada de 1930, els televisors només eren assequibles per a uns pocs privilegiats: un aparell costava entre 200 i 600 dòlars; el salari mitjà anual era de 1.368 dòlars. Però entre 1950 i 1960, el percentatge de llars nord-americanes que posseïen un televisor va augmentar del 9% al 87%.
“La gent estava preocupada perquè ningú se n’anés de casa més, que miraran la televisió durant tot el dia”, diu Lane, presidenta associada i professora associada del departament de Psicologia Educativa del College of Education. “Però això no va funcionar”.
De la mateixa manera, diu Lane, la gent ara està preocupada pels avenços de la IA i com afectarà les nostres vides, a l’educació i més enllà. I vol calmar les seves pors.
“La IA té alguns riscos”, admet. “Sempre hi ha un problema de privadesa. Els sistemes d’IA necessiten dades per fer coses que hi responguin. És una pregunta de benefici/cost que hem de fer. Sempre hi ha el risc que algú amb accés faci un ús indegut de les vostres dades perquè es troben en un servidor en algun lloc. Però en molts casos, tenim alguns mecanismes bastant robusts per a la privadesa i la seguretat. Per exemple, desindentificació de dades, utilitzant identificacions en lloc de noms”.
Lane també reconeix la visió escèptica que molts tenen de la IA.
“Entenc que és una mica esgarrifós que estem tractant de fer que els ordinadors s’assemblin més a les persones, però no estic convençut que la IA sigui específicament única dels avenços tecnològics anteriors”, diu. “Han estat les tropes de la ‘malvada IA’ a pel·lícules com The Terminator, i aquesta imatge encara perdura, però està millorant amb els exemples positius d’IA que hi ha”.
Empoderament del professorat
Mike Tissenbaum assenyala alguns d’aquests exemples positius propis de l’educació.
“La IA és molt bona per agafar moltes dades complexes en temps real i processar-les i utilitzar els tipus de patrons que sovint triguen setmanes i setmanes i setmanes a fer-se de manera qualitativa o quantitativa”, diu Tissenbaum, professor assistent de Currículum i Instrucció.
També es pot utilitzar per fer suggeriments per agrupar els estudiants per a col·laboracions i discussions òptimes basades en la seva comprensió del contingut. I pot proporcionar als estudiants els materials o indicacions per a les discussions.
“La IA no substitueix el professor”, subratlla Tissenbaum. “S’encarrega de la mòlta i la feian difícil de fer perquè el professor es pugui centrar en els alumnes. Realment pot empoderar el professor i els estudiants”.
Lane està d’acord. “Puc dir amb el 100 per cent de certesa que ningú de la comunitat AIED té aquest objectiu [de substituir els professors], perquè la majoria de nosaltres som o érem professors. Entenem què cal ensenyar i entenem com d’únic i especial és això. Els professors són insubstituïbles. Per tant, estem construint eines que poden millorar les seves vides”.
A la investigació de Lane, aquestes eines estan destinades principalment a ajudar els estudiants de secundària i batxillerat a les classes STEM, tot i que la IA es pot aplicar i s’aplica a tots els nivells d’educació – i més enllà, com ara els sistemes de tutoria per a adults grans.
“En general, és més útil per als principiants”, diu Lane. “El potencial més gran està en ajudar els nens que tenen dificultats al principi d’aprendre matemàtiques i ciències, perquè aquí és on tenen més idees errònies i els buits més grans en el coneixement, i sovint, la motivació reduïda. Per tant, has de pensar a fer-lo atractiu, interessant i divertit i adaptar-lo als seus interessos”.
“No és una panacea”
Tissenbaum és optimista sobre l’ús de la IA a l’educació, però adverteix que no és una panacea.
“Hem de ser prudents amb la implementació d’aquestes coses sense voler o no i entendre els riscos perquè puguem innovar de manera responsable”, diu. “He estat utilitzant eines d’IA des del 2010 a algun nivell. Crec que la IA serà força transformadora amb el temps, però res d’això és ‘acabem de resoldre l’educació ara’”.
“Tenim molta gent fent un treball interessant en IA, tant aquí com en altres llocs, però ara comencem a entendre-ho amb una petita implementació”, diu Tissenbaum. “Seria prudent apressar-me a escalar encara fins que sabem realment què fa per aprendre. Però sóc molt positiu sobre les direccions que ens dirigim perquè crec que la gent està pensant en això de la manera correcta”.
La IA dóna suport a l’aprenentatge col·laboratiu
Tissenbaum forma part d’un equip multiuniversitari que treballa en un gran projecte NSF National AI Institute for Student-AI Teaming que se centra en com la IA pot donar suport als estudiants i als professors mentre participen en l’aprenentatge col·laboratiu.
“Estem construint models i utilitzant mineria de dades complexa per entendre els patrons de parla d’una manera que ens seria molt difícil conèixer per nosaltres mateixos”, diu. “I estem desenvolupant agents que interactuen amb els estudiants i permeten que el professor sàpiga com involucrar els nens i tornar-los a encarrilar. Tot això es basa en una gran quantitat d’anàlisi de dades qualitatives que seria molt difícil per a un professor de fer per tota la seva classe alhora. Estem utilitzant l’aprenentatge automàtic i la intel·ligència artificial per processar aquestes dades i esdevenir una part integral de l’aula”.
Tissenbaum també està treballant en una altra beca de la NSF, anomenada SimSnap, desenvolupant i investigant l’aprenentatge col·laboratiu a les classes de ciències de la vida de l’escola mitjana utilitzant ordinadors d’estil tauleta que admeten simulacions de sistemes biològics.
“Estem mirant estudiants que combinen la paraula escrita i la parlada junts, fent mineria de dades i intentant trobar associacions per als nens”, diu. “Per tant, fem molt processament del llenguatge natural en temps real, utilitzant eines de veu a text i extraient-les per entendre de què parlen els nens”.
L’ús de la IA a les classes STEM
El treball de Lane en informàtica i processament del llenguatge natural va començar a finals de la dècada de 1990 quan, com a estudiant de postgrau, va construir un sistema de diàleg natural per ajudar els seus estudiants, que estaven aprenent a escriure programes, amb el processament del llenguatge natural. Des que va a arribar a la Universitat d’Illinois el 2015, ha treballat en diverses beques que estan estudiant Minecrat per entendre la ciència, l’astronomia i l’enginyeria. Minecraft és un joc en 3D que ofereix als jugadors molta llibertat (no hi ha objectius preestablerts) i creativitat per interactuar.
“Els meus estudiants i jo estem mirant com les tècniques d’IA es poden utilitzar per avaluar els coneixements i els comportaments dels estudiants en jocs educatius i crear agents que els ajudin de diverses maneres”, diu Lane. “Gran part de la meva investigació se centra a utilitzar Minecraft com a entorn d’aprenentatge STEM, de manera que hem creat models que analitzen els comportaments exploratoris dels estudiants, com fan observacions científiques i com s’apropen a la investigació dels planetes per a l’habitabilitat. Els nens poden explorar exoplanetes simulats a Minecraft, prendre mesures de variables rellevants com l’oxigen i la radiació, etc., i després construir hàbitats per sobreviure”.
La seva feina, com la de Tissenbaum, consisteix a crear agents que interactuiïn amb els estudiants. De fet, està investigant com la presentació visual de l’agent influeix en el comportament d’un aprenent. “Estem mirant el gènere, la raça, com van vestits”, diu Lane. “I com ajuden a un aprenent. Són més lliures i només disponibles o de vegades fan demostracions? Estem implementant una varietat d’estratègies perquè aquests agents donin suport als estudiants de Minecraft”.
Per assenyalar la necessitat d’un agent eficaç, esdevé l’agent de Microsoft Word ben intencionat però mal executat, Clippy, que va aparèixer en forma de clip i va fer preguntes òbvies (i irritants) mentre treballava en un document.
“Sovint es coneix que Clippy és la manera incorrecta de fer un agent”, riu Lane. “Treballem acuradament per assegurar-nos que els nostres agents siguin més útils, divertits, interessants i comprometin els nens de manera significativa. Volem que els nens en surtin amb una millor comprensió i una millor actitud sobre tots els temes que estan aprenent, i que els agents hagin influït en aquest aprenentatge d’alguna manera”.
L’evolució de la IA
La IA a l’educació no és gaire nova. La International Artificial Intelligence in Education Society existeix des de 1997, amb 1.000 membres de més de 40 països. Lane va editar un número especial del 25è aniversari de la revista de la societat, International Journal of AI in Education; va formar part del comitè executiu de la societat durant sis anys i va ser nomenat dues vegades per se president. La revista que va editar es va centrar en els propers 25 anys d’IA en la investigació educativa.
“Una cosa que ha sortit de totes aquestes dècades d’investigació és que el camp ja no pren aquest martell d’IA i intenta resoldre tots els problemes amb ell”, diu. “En els primers dies, va ser ‘agafaré aquesta cosa de la IA i en crearé una eina educativa’. Però això ja no és cert”.
En canvi, diu, la investigació se centra ara en on la IA pot marcar una diferència real en l’educació.
“Estem intentant avançar en com els sistemes d’IA poden avaluar els estudiants de maneres més matisades i culturalment rellevants, donant als nens comentaris immediats i suggeriments útils sobre els seus deures i informant als professors de com ho van entendre els nens”, diu. “La IA ha fet avançar la ciència de l’aprenentatge. Hem après més sobre com aprenen els éssers humans perquè tenim aquestes eines d’IA”.
“No facis tecnologia per la tecnologia”
Tissenbaum veu una distinció entre el sinvestigadors d’IA que no estan tan centrats en l’aprenentatge educatiu del camp i aquells per als quals l’únic objectiu és millorar l’experiència educativa dels estudiants. Dóna l’exemple de la diarisació dels parlants, que és el procés de dividir els fluxos d’àudio de la parla en segments homogenis segons la identitat de cada parlant. El procés permet als investigadors saber qui parlava quan i agrupar segments.
“Ells diuen: ‘vaja, vam passar del 45% al 65% de precisió’”, diu. “Des del punt de vista tecnològic, això és bo. Però des del punt de vista de suport als estudiants, això no és prou precís. Hem de ser conscients de fer les coses allà fora i provar-ho, però entendre l’impacte potencial. Si pots fallar o fer mal als estudiants, per què fas això? No feu només tecnologia per la tecnologia”.
En canvi, diu, la recerca s’ha de centrar a millorar l’educació. “No pot ser només: ‘podem utilitzar les eines?’ És ‘què podem fer per avançar en l’aprenentatge?’ Això és el que intento fer en la meva feina”.
Una variació en els programes
La proliferació d’eines d’IA, i concretament d’eines d’IA a l’educació, significa, per descomptat, que hi ha una àmplia gamma d’eines per triar i que algunes eines són més efectives que altres per millorar l’experiència d’aprenentatge.
“Imagineu dos sistemes informàtics que ajuden a un estudiant, i un sistema només li diu a l’estudiant si eren correctes o no, mentre que l’altre mira els passos que l’estudiant va fer, les coses que va escriure, les seves idees, i processa que es van mapejar amb un model cognitiu de com pensar-hi”, diu Lane. “Podeu donar una retroalimentació molt més profunda, rica i contextualment rellevant al nen en aquesta última situació. I per això la IA té avantatge sobre els sistemes més tradicionals. Aquest avantatge s’ha validat empíricament en els estudis una vegada i una altra”.
Els bots estan lluny de ser perfectes
Construir sistemes basats en el coneixement és un problema. Un altre és, com assenyala Tissembaum, “la intel·ligència artificial està dissenyada per homes blancs a Silicon Valley perquè l’utilitzin homes blancs a Silicon Valley i utilitza dades que són d’interès per als homes blancs a Silicon Valley”. El resultat és alhora limitant i esbiaixat.
Per exemple, presenta una de les últimes meravelles de la IA, ChatGPT, que es va publicar a finals de novembre. El xatbot utilitza tècniques d’aprenentatge supervisat i de reforç a mesura que interactua amb els usuaris, aplicant una tècnica d’aprenentatge profund anomenada “arquitectura transformadora” per filtrar diversos terabytes de dades que contenen milers de milions de paraules per crear respostes a sol·licituds o preguntes.
ChatGPT pot fer molt: pot escriure articles (de nou, no aquest!), cartes i, sí, assaigs d’estudiants universitaris. Google informa que contractarai el bot com a programador de nivell inicial si s’entrevistava per a la feina.
De nou, ChatGPT i altres bots d’IA mostren regularment el seu “costat humà” fent errors. Per exemple, CNET, la publicació de notícies tecnològiques i ressenyes de productes, ha utilitzat la IA per escriure articles. Havia de corregir diversos errors en un article que explicava l’interès compost. Una resposta tenia una persona que guanyava 10.300 dòlars en interessos, en lloc dels 300 dòlars correctes.
“ChatGPT està malament, molt”, diu Tissenbaum. “És sobretot un truc de màrqueting [per al seu desenvolupador, OpenAI] per demostrar que pot escriure un assaig, pot fer això o allò. Però no voleu que ensenyi una pedagogia crítica als estudiants perquè probablement no serà històricament precís”. El contingut podria estar esbiaixat per racisme, prejudicis i, d’altra manera, informació incorrecta. El mateix Tissenbaum va provar ChatGPT i li va fer escriure un assaig.
“Va ser una mica correcte”, diu. “Potser el 80 per cent. És prou bo? Probablement podria substituir un assaig de grau que probablement només sigui encertat en un 80 per cent”.
La possibilitat d’utilitzar ChatGPT per escriure un assaig és evidentment problemàtica per als instructors. “Potser haurem de canviar la manera com operem als cursos de grau”, diu Tissenbaum. “Qui sap? L’assaig podria quedar antiquat. He escoltat gent parlar sobre que ChatGPT creï l’assaig i que els estudiants el critiquen”.
“Ensenyar un escepticisme saludable”
Lane, en canvi, veu el costat bo de ChatGPT.
“La meva primera avaluació és que ChatGPT és una bona cosa”, diu. “La IA centrada en l’ésser humà, l’àrea de la IA centrada en com crear sistemes d’IA que interaccionin i col·laborin amb els humans, és el que tots volem. Em sembla infinit el potencial de donar suport a processos creatius com el bloc d’escriptor, explorar noves solucions, dissenyar i planificar esdeveniments o programari o qualsevol cosa, i aprendre”.
El problema més important, diu Lane, és ensenyar als estudiants a pensar i utilitzar la IA.
“És fonamental ensenyar als nens que els sistemes d’IA estan impulsats per dades humanes”, diu. “Qualsevol cosa que us digui ChatGPT es deriva d’una base de coneixement a partir de contingut humà. Per tant, podria estar equivocat. Mentre els nens s’adonin que el que els diu no és 100 per cent precís, no és un oracle, això és bo. Ensenyeu un escepticisme saludable. Això és bo en general”.
Un futur positiu
El resultat final, diu Lane, és que la IA es pot utilitzar per ajudar els estudiants de “maneres increïblement poderoses”.
La IA centrada en l’ésser humà (sistemes que amplifiquen i augmenten en lloc de desplaçar les capacitats dels humans) han arribat per quedar-se. I Lane considera que això té implicacions profundament positives, “si fem la inversió en això i triem la nostra agenda de recerca amb prudència”.
“La idea de la IA centrada en l’ésser humà s’ha atrapat realment”, diu. “L’IA s’ha aplicat amb èxit a l’educació en molts entorns, i crec que és una cosa que continuarà explotant. La intel·ligència artificial pot aconseguir una consciència més profunda de com pensem, resolem i treballem com a individus. Aquesta consciència continuarà aprofundint-se, especialment respecte a l’edat, les necessitats individuals i la cultura. Els sistemes d’intel·ligència artificial continuaran evolucionant per interactuar amb nosaltres de manera més significativa, per ajudar-nos a resoldre problemes, ser creatius i aprendre. Crec que tot això apunta a un futur molt positiu”.
Llegit a: