یادگیری ریاضی با هوش مصنوعی: فرصتها و چالشهای آموزشی در عصر جدید
تحول آموزش ریاضی با ظهور هوش مصنوعی
سه سال پس از معرفی عمومی ChatGPT توسط OpenAI – محبوبترین مدل زبانی بزرگ جهان – عصر هوش مصنوعی به شکل قطعی آغاز شد. از آن زمان، ChatGPT و دیگر ابزارهای هوش مصنوعی تولیدی که قادر به خلق متن، تصویر، کد و سایر محتواها در پاسخ به درخواستهای انسانی هستند، جنبههای مختلف زندگی روزمره از جمله آموزش را دگرگون کردهاند. امروزه میلیونها دانشآموز روزانه از ChatGPT برای نوشتن انشا، تکمیل تکالیف، دریافت بازخورد و به عنوان معلم مجازی استفاده میکنند.
مطالعه دانشگاه پنسیلوانیا درباره تأثیر هوش مصنوعی بر یادگیری ریاضی
تحقیق جدیدی توسط دکترهامسا باستانی، دکترازبرت باستانی، دکترآلپ سونگا و همکارانشان در دانشگاه پنسیلوانیا که اخیراً در مجله آکادمی ملی علوم منتشر شده است، یکی از اولین مطالعات گسترده درباره تأثیر هوش مصنوعی تولیدی بر یادگیری انسان را بررسی میکند. در این آزمایش میدانی، حدود ۱۰۰۰ دانشآموز دبیرستانی ریاضیات را با یا بدون کمک ChatGPT آموختند. نتایج که روشنکننده مزایا و معایب بالقوه هوش مصنوعی به عنوان ابزار یادگیری است، بسیار قابل تأمل هستند.
روششناسی تحقیق
این مطالعه حدود پنجاه کلاس نهم، دهم و یازدهم در ترکیه را شامل میشد. در هر کلاس، معلمان ابتدا موضوعی ریاضی (مانند ترکیبیات) را از برنامه درسی مرور کردند. سپس دانشآموزان تمریناتی را درباره آن موضوع – با یا بدون کمک ChatGPT – انجام دادند. پس از آن، معلم پاسخهای صحیح را مرور کرد و دانشآموزان امتحانی بدون کتاب و لپتاپ درباره آموختههایشان دادند.
سه گروه آزمایشی در مطالعه
هر دانشآموز با یکی از سه روش زیر تمرین کرد:
- شرایط GPT پایه: دانشآموزان دسترسی نامحدود به نسخه عمومی ChatGPT داشتند و میتوانستند از آن به هر شکلی استفاده کنند. این شرایط شبیه به روشی است که بسیاری از دانشآموزان امروزه با ChatGPT تعامل دارند – آزادانه و بدون ساختار یا راهنمایی.
- شرایط GPT معلم: دانشآموزان از نسخه ویژه ChatGPT که محققان با همکاری معلمان توسعه داده بودند استفاده کردند. این نسخه دارای “محافظهایی” بود: به پاسخ صحیح هر مسئله دسترسی داشت، از مراحل حل اطلاع دقیق داشت و مهمتر از همه، طوری برنامهریزی شده بود که به جای دادن پاسخ صحیح، راهنمایی ارائه دهد. این نسخه به دانشآموزان کمک میکرد مراحل لازم را یاد بگیرند تا خودشان مسائل را حل کنند.
- شرایط کنترل: دانشآموزان به هوش مصنوعی تولیدی دسترسی نداشتند و فقط به کتاب درسی و یادداشتهای خود متکی بودند.
یافتههای کلیدی تحقیق
عملکرد در تمرینات در مقابل امتحان
دسترسی به ChatGPT هنگام یادگیری به دانشآموزان کمک کرد در تمرینات عملکرد بهتری داشته باشند. در شرایط “GPT پایه”، دانشآموزان ۱۲۷ درصد بهتر از گروه کنترل عمل کردند. این بهبود علیرغم این واقعیت بود که ChatGPT اغلب راهحلهای ناقص یا نادرست تولید میکرد. دانشآموزان در شرایط “GPT معلم” نیز پیشرفت قابل توجهی نشان دادند و ۴۸ درصد بهتر از همسالان بدون پشتیبانی هوش مصنوعی عمل کردند.
با این حال، مزایای یادگیری با هوش مصنوعی تولیدی در امتحان ناپدید شد. در امتحان، دانشآموزان در شرایط “GPT پایه” ۱۷ درصد کمتر از گروه کنترل نمره گرفتند، در حالی که دانشآموزان در شرایط “GPT معلم” عملکردی بهتر از گروه کنترل نداشتند. این یافتهها اصل دیرینه علوم یادگیری را نشان میدهد: عملکرد در طول تمرین لزوماً منعکسکننده یادگیری واقعی نیست.
عوامل مؤثر بر نتایج
تیم تحقیقاتی دریافتند که در شرایط “GPT پایه”، بسیاری از دانشآموزان از ChatGPT خواستند مسائل تمرینی را برایشان حل کند و به سادگی پاسخهای ارائه شده را کپی کردند. آنها از هوش مصنوعی برای انجام کار سخت استفاده کردند و در این فرآیند، فرصتهای یادگیری را از خود دریغ کردند.
چالشهای استفاده از هوش مصنوعی در آموزش ریاضی
به نظر میرسد تأثیر هوش مصنوعی تولیدی بر یادگیری ریاضی در بهترین حالت ترکیبی است. در حال حاضر معایب قابل توجهی وجود دارد:
- نسخه استاندارد ChatGPT به راحتی به عنوان میانبری برای حل مسائل استفاده میشود و به دانشآموزان اجازه میدهد از درک عمیقتری که زمانی برای یادگیری ریاضی و مهارتهای مرتبط ضروری بود، عبور کنند.
- خطر مواجهه با اطلاعات نادرست وجود دارد که زمانی که دانشآموزان نمیتوانند کیفیت پاسخهای تولید شده توسط هوش مصنوعی را ارزیابی کنند، تشدید میشود.
- نگرانکنندهتر اینکه، بسیاری از دانشآموزان کاملاً از معایبی که ممکن است در هنگام تکیه بر هوش مصنوعی متحمل شوند، بیاطلاع هستند.
راهکارهای کاهش معایب
یافتههای شرایط “GPT معلم” راههایی را برای کاهش برخی از این معایب پیشنهاد میکند. با افزودن “محافظهایی” برای اطمینان از اینکه دانشآموزان مسئول تسلط بر مطالب به صورت مستقل هستند، میتوان از هوش مصنوعی تولیدی به روشهایی استفاده کرد که احتمال آسیب به یادگیری ریاضی کمتر است. ورودی معلمان انسانی نیز میتواند به ارائه مداوم اطلاعات صحیح کمک کند.
