ИИ действительно может помочь студентам в обучении
Команда исследователей из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработала программу AI tutor, призванную предоставить студентам альтернативу готовым инструментам искусственного интеллекта, чтобы они не только получали помощь, но и одновременно изучали информацию, относящуюся к курсу. Мы надеемся, что студенты найдут этот опыт более полезным, чем просто использование больших языковых моделей, таких как Google Copilot или ChatGPT.
"Реальность такова, что студенты будут использовать искусственный интеллект для выполнения своих заданий", - сказал Мохан Патури, профессор кафедры компьютерных наук и инженерии инженерной школы Калифорнийского университета в Сан-Диего Джейкобс, филиала Института Qualcomm в Калифорнийском университете в Сан-Диего и один из ведущих исследователей проекта.
- Но эти инструменты не обязательно способствуют обучению".
Программа AI tutor основана на готовой модели large language, аналогичной ChatGPT. Но затем она обучается на материалах — заметках, подкастах и многом другом — для конкретных курсов, на которых она используется. Самое главное, его учат никогда не давать учащимся ответы на задачи. Вместо этого преподаватель задает вопросы, которые приводят учащихся к правильному ответу, и поощряет их, когда они все делают правильно.
На данный момент репетитор доступен более чем 650 студентам курсов информатики и наноинженерии Калифорнийского университета в Сан-Диего в рамках текущей пилотной программы.
Инструмент был разработан Лабораторией развивающегося интеллекта и запущен в 2024 году на факультете компьютерных наук Калифорнийского университета в Сан-Диего.
Исследователи отмечают, что их цель - усилить поддержку, оказываемую преподавателями и техническими специалистами, а не заменить их. Например, одним из преимуществ является то, что ИИ-тьютор доступен круглосуточно, в то время как люди - нет. Платформа имеет открытый исходный код, что позволяет преподавателям обучать тьютора конкретным курсам и связанным с ними материалам.
На самом деле, исследовательская группа находится в тесном контакте с преподавателями и техническим персоналом пилотных курсов, на которых используется система, чтобы убедиться, что ИИ-тьютор отвечает потребностям студентов в обучении, следуя философии преподавателя.
"Наша цель - создать тьютора, доступного в любое время и в любом месте", - сказал Патури. "В долгосрочной перспективе мы хотим создать экосистему тьюторов с открытым исходным кодом, которую другие преподаватели смогут настраивать в соответствии с потребностями конкретного курса".
Грант в размере 1,5 миллиона долларов от программы AI Grand Challenge штата Калифорния позволит исследователям расширить программу до восьми курсов в высших учебных заведениях округа Сан-Диего.
Преподаватель искусственного интеллекта в действии: наноинженерия и компьютерные науки
Благодаря поддержке Патури смог работать с большой группой стажеров. Один из проектов Патури был направлен на разработку ИИ-репетитора на базе крупной языковой модели (LLM) под названием SmartLearning Hub для предоставления высококачественной учебной помощи.
Программа AI tutor была впервые опробована в программе NANO 11 "Введение в наноинженерию". Вводное занятие предназначено для ознакомления студентов с самыми разными знаниями и уровнями опыта с основами и приложениями наноинженерии и для подготовки их к остальным курсам по специальности.
"Тьютор позволяет преподавателям поддерживать студентов на самых разных уровнях знаний и встречаться с ними там, где они находятся", - сказал аспирант Роберт Рамджи, который обучал тьютора ИИ и был соавтором учебника для класса с профессором наноинженерии Дарреном Липоми, в настоящее время работающим в Университете Рочестера. "Мы несем ответственность за справедливое отношение ко всем членам нашего студенческого сообщества", - сказал он.
Липоми преподавала в классе, где студенты, занимающиеся наноинженерией, использовали репетитора как для выполнения заданий по чтению, так и для решения задач. Например, студенты могли попросить репетитора уточнить некоторые моменты в прочитанном, уточнить детали или предложить дополнительные примеры по ходу чтения в том же окне браузера.
Преподаватель также предоставил примеры задач (смотрите нашу демонстрационную видеозапись) и помог студентам решать их в удобном для них темпе. У студентов также была возможность отправить преподавателю краткую биографию, чтобы он мог адаптировать ответы к их интересам, таким как химическая инженерия или материаловедение.
Ученики так хорошо справились с заданиями благодаря поддержке преподавателя по искусственному интеллекту, что Липоми и Рамджи решили сделать следующий урок более сложным.
Впоследствии преподаватель искусственного интеллекта был задействован в CSE8, вводном курсе программирования, который вел Сорин Лернер, профессор и заведующий кафедрой компьютерных наук и инженерии Калифорнийского университета в Сан-Диего. Половина слушателей курса не являются специалистами в области компьютерных наук.
"Программирование может быть сложной задачей для новичков, поэтому дополнительная поддержка во время выполнения заданий по программированию является ключевой", - говорит Лиза Хуан, аспирантка факультета компьютерных наук и ассистент преподавателя CSE 8A.
Чтобы получить поддержку во время выполнения задания по программированию, учащийся вводит вопрос в диалоговое окно для преподавателя, которое встроено в браузер учащегося. Преподаватель знает, как должен выглядеть конечный результат, и может увидеть, где в коде допущены ошибки. Затем он знакомит студента с материалами курса, которые могут помочь ему правильно программировать. В этом видео вы можете увидеть пример взаимодействия.
Восприятие учащимися
Хуан и Рамджи сообщили, что отзывы были в основном положительными. Почти 70% студентов, посещавших курсы наноинженерии и компьютерных наук, на которых использовался ИИ-тьютор, охарактеризовали его как эффективный или сверхэффективный инструмент обучения.
Некоторые цитаты из оценок студентов показывают, почему они с энтузиазмом относятся к ИИ
"Мне нравится, как [этот] AI tutor не дал мне ответа сразу, вместо этого он дал мне советы по улучшению моего кода, чтобы добраться до ответа, так что это действительно заставило меня учиться".
"[Репетитор по искусственному интеллекту] позволяет мне делать мысленные и физические заметки по материалу, учиться на своих ошибках и чувствовать себя завершенным после выполнения заданий".
Некоторые студенты отметили, что предпочитают обращаться к репетитору по искусственному интеллекту, потому что им было бы неловко задавать вопросы человеку.
У некоторых студентов были критические замечания. Некоторые были разочарованы тем, что преподаватель по искусственному интеллекту не дал ответа, а некоторые предпочли личную помощь, к которой они все еще могут обратиться.
Восприятие учащимися - это лишь один из инструментов, который команда использует для оценки эффективности работы преподавателя по искусственному интеллекту. Финансирование позволит им внедрить более широкий спектр инструментов и расширить доступ к платформе AI tutor в Калифорнийском университете в Сан-Диего, Государственном университете Сан-Диего и нескольких общественных колледжах округа Сан-Диего в течение 2025-26 учебного года.
