Человеческие репетиторы и компьютерные репетиторы на базе ИИ широко известны своей эффективностью в поддержке обучения. Однако репетиторская помощь человека обходится дорого и её сложно масштабировать, а возможности ИИ-репетиторов по адаптации к академическим и мотивационным потребностям студентов сильно различаются.
В новом исследовании группа учёных оценила годовую программу виртуального обучения с помощью человека и ИИ во время использования ИИ-репетиторов в классе. Студенты, обучавшиеся по программе, показали лучшие результаты по сравнению со студентами, занимавшимися только с ИИ.
Исследование проводилось учёными из Университета Карнеги-Меллона, Гонконгского университета и Стэнфордского университета. Оно опубликовано в качестве главы в книге «Искусственный интеллект в образовании: материалы 26-й Международной конференции по искусственному интеллекту в образовании», которая состоялась 22–26 июля в Палермо, Италия.
«Наши результаты показывают, что репетиторы-люди усиливают преимущества ИИ-репетиторов, и эти преимущества увеличиваются со временем, затрачиваемым на выполнение заданий», — объясняет Ли Бранстеттер, профессор экономики в колледже Хайнца Университета Карнеги-Меллона, соавтор исследования. «Помимо повторения результатов других исследований за более длительный период, мы показали, что данные о времени, затрачиваемом на выполнение заданий, являются ценным индикатором прогресса в обучении и способом выявления студентов, которым нужна дополнительная поддержка, чтобы получить максимальную пользу от обучения с помощью ИИ».
Высокоэффективное репетиторство с участием человека — это структурированная форма обучения, проводимая один на один или в небольших группах.
Она дополняет учебный процесс в классе и нацелена на конкретные учебные цели. Такой вид репетиторства доказал свою эффективность в повышении результатов обучения студентов. Но высокая стоимость индивидуальных занятий побудила исследователей искать альтернативы, которые могли бы приблизиться к его преимуществам.
Одним из подходов стало использование ИИ-репетиторов, которые стремятся воспроизвести преимущества репетиторства с участием человека более масштабируемым и экономически эффективным способом. В репетиторстве с участием человека и ИИ репетиторы-люди обеспечивают персонализированную обучающую и мотивационную поддержку, а ИИ-репетиторы обеспечивают последовательную адаптивную обратную связь и подсказки.
«Это исследование демонстрирует потенциал сотрудничества между ИИ и репетиторами-людьми для усиления влияния репетиторства на результаты обучения студентов. Видеть, как эти значимые улучшения происходят в реальных классах в течение учебного года, — обнадёживающий знак», — сказал Джордан Гуттерман, аспирант колледжа Хайнца Университета Карнеги-Меллона, соавтор этого исследования в рамках приверженности CMU привлечению студентов к передовым исследованиям.
В этом исследовании учёные оценили обучение с помощью человека и ИИ в течение одного учебного года, увеличив время исследования по сравнению с предыдущими работами. Используя годовые лог-данные и стандартизированные государственные тесты, они сравнили более 350 семиклассников из США, которые получали помощь человека и ИИ в 2023–2024 годах, с почти 320 учениками, которые получали только ИИ-репетиторство в предыдущем году.
Половина студентов в исследовании были женского пола, половина — мужского; 65% были латиноамериканцами, 17% — азиатами, 10% — афроамериканцами, 6% — белыми, а остальные — представителями других рас и этнических групп. Кроме того, 14% получали услуги специального образования, 88% были из семей с социально-экономическими трудностями, и 18% были учащимися с ограниченным знанием английского языка.
Репетиторы-люди были студентами университетов США, которые были обучены стратегиям обучения для выявления и удовлетворения потребностей студентов. Хотя студенты могли получить доступ к ИИ-репетиторству в любое время, у них также был назначенный период для его использования; в это время группа с участием человека и ИИ получала виртуальное обучение через Zoom.
Группа с участием человека и ИИ продемонстрировала значительно более высокий рост и к концу года опережала на 0,36 уровня обучения, как показало исследование. Хотя в целом не было различий в результатах государственных тестов, исследователи обнаружили значительное взаимодействие между обучением с помощью человека и ИИ и временем, затрачиваемым на выполнение заданий (то есть использованием ИИ-репетитора). Это говорит о том, что репетиторы-люди усиливают преимущества ИИ-репетиторов, и эти преимущества увеличиваются с течением времени.
«Мы обнаружили, что относительно небольшие дозы поддержки со стороны человека могут значительно улучшить результаты обучения с течением времени», — говорит Ашиш Гурунг, постдокторский исследователь в Институте взаимодействия человека и компьютера Университета Карнеги-Меллона, соавтор исследования. «Наши результаты закладывают прочную основу для переосмысления того, как сотрудничество человека и ИИ может улучшить как процесс обучения для студентов, так и общую эффективность ИИ-репетиторов».
Предоставлено
Колледжем Хайнца Университета Карнеги-Меллона