چگونه از هوش مصنوعی در حوزه آموزش و یادگیری استفاده کنیم؟

به‌طور کلی، صنعت آموزش شبیه به دیگر صنایع، سعی دارد به بهترین شکل از مزایای هوش مصنوعی بهره‌مند شود. به‌طوری‌که بهترین خدمات آموزشی را در اختیار افراد قرار دهد. مدارس، دانشگاه‌ها و موسساتی که از هوش مصنوعی در حوزه آموزش استفاده می‌کنند، قادر به تجزیه‌و‌تحلیل بهتر قدرت یادگیری دانش‌آموزان هستند. اصل مهمی که باید به آن دقت کنیم این است که قدرت یادگیری افراد و دانش‌آموزان متفاوت است. برخی افراد سریع  و برخی کندتر از بقیه مفاهیم را یاد می‌گیرند. هوش مصنوعی کمک می‌کند تا سطح یادگیری افراد را متوجه شویم و انتقال مطالب را هماهنگ با آن‌ها کنیم. علاوه بر این، هوش مصنوعی این ظرفیت را دارد تا مسائل پیچیده و سخت را به روشی ساده به افراد آموزش دهد و فرایند یادگیری را کارآمدتر کند. رویکردی که به معلمان کمک می‌کند تا خدمات به‌روزتر، آگاهانه‌تر و شخصی‌سازی‌شده‌ای را به دانش‌آموزان ارائه دهند. آمارها نشان می‌دهند در آینده برنامه‌های آموزشی مبتنی بر هوش مصنوعی نقش کلیدی در بهبود روش یادگیری و فرآیندهای آموزشی خواهند داشت. به‌طوری‌که هوش مصنوعی به دانش‌آموزان کمک می‌کند در هر زمان و مکانی به محتویات آموزشی دسترسی داشته باشند. کاربردهای هوش مصنوعی در صنعت آموزش بی‌شمار هستند که در این مقاله سعی خواهیم کرد به‌شکل اجمالی به برخی از آن‌ها اشاره کنیم.

چگونه می‌توانیم از هوش مصنوعی برای شخصی‌سازی آموزش‌ها استفاده کنیم؟

موسسه MarketsandMarkets  پژوهشی تحت عنوان «Artificial Intelligence in Education» انجام داده که چگونگی استفاده از  هوش مصنوعی در فرآیند آموزش و یادگیری را مورد بررسی قرار داده است. این گزارش به این نکته اشاره دارد که باید از ظرفیت‌های بالقوه هوش مصنوعی در تعامل با فناوری‌های دیگری در حوزه آموزش استفاده کنیم تا بتوانیم بر موانع موجود غلبه کرده و به اطلاعات ارزشمندتری دست پیدا کنیم. به‌طور مثال، این امکان وجود دارد که از هوش مصنوعی برای تحلیل داده‌های آموزشی با هدف ارزیابی عملکرد برنامه‌های آموزشی بپردازیم و در صورت لزوم تغییراتی در ساختار برنامه‌های آموزشی اعمال کنیم. همچنین، به این نکته اشاره دارد که ربات‌های آموزشی، واقعیت مجازی و افزوده و سیستم‌های توصیه‌گر این قابلیت را ارائه می‌کنند تا روند آموزش‌ از مقطع دبستان تا دانشگاه را دگرگون کرده و شخصی‌سازی کنند که نتیجه آن انتقال سخت‌ترین و پیچیده‌ترین مفاهیم به ساده‌ترین شکل به افراد است. در کل، این گزارش نگاه جامعی به کاربردهای هوش مصنوعی در آموزش و یادگیری و بهبود فرآیند آموزش و یادگیری با استفاده از این فناوری و مقابله با چالش‌هایی که در این حوزه وجود دارد، پرداخته است. اکنون اجازه دهید چند مورد از روش‌های استفاده از هوش مصنوعی برای شخصی‌سازی آموزش‌ها را بررسی می‌کنیم.

1. تحلیل داده‌های آموزشی

استفاده از هوش مصنوعی برای تحلیل داده‌های آموزشی، به‌صورت خودکار و با سرعت بالا امکان‌پذیر است. این تحلیل‌ها می‌توانند به تعیین نقاط قوت و ضعف دانش‌آموزان، پیشنهاد کتاب‌‌های مناسب و راهکارهای بهینه‌سازی فرآیند آموزشی کمک کنند. برای تحلیل داده‌های آموزشی، می‌توان از روش‌ها و فناوری‌های مختلفی استفاده کنید که برخی از آن‌ها به‌شرح زیر هستند: 

• تحلیل آماری: با استفاده از تحلیل آماری، می‌توان اطلاعات مربوط به عملکرد دانش‌آموزان، نحوه استفاده از منابع آموزشی و نقاط ضعف و قوت آن‌ها را بررسی کرد. برای انجام تحلیل‌های آماری، می‌توان از نرم‌افزارهای مختلفی مانند Excel و SPSS استفاده کرد. SPSS یکی از محبوب‌ترین نرم‌افزارهای تحلیل داده‌های آماری است. با استفاده از این نرم‌افزار، می‌توانید تحلیل‌های مختلفی را بر روی داده‌های آموزشی انجام دهید. اکسل در بسیاری از دانشگاه‌ها و مدارس برای تحلیل داده‌های آموزشی استفاده می‌شود. با استفاده از ابزارهای مختلفی که اکسل دارد، می‌توانید تحلیل‌های آماری مختلفی بر روی داده‌های آموزشی انجام دهید.
• تحلیل داده‌های کیفی: با استفاده از تحلیل داده‌های کیفی، می‌توان به بررسی عواملی مانند نحوه تفکر دانش‌آموزان، نحوه انجام تمرین‌ها و تکالیف و تجربیات دانش‌آموزان در فرایند آموزش دست پیدا کرد. آر (R)، یک زبان برنامه‌نویسی قدرتمند است که امکان استفاده از آن برای تحلیل داده‌های آموزشی وجود دارد. با استفاده از زبان برنامه‌نویسی آر می‌توانید ابزارهای هوشمندی را برای انجام تحلیل‌های مختلف روی داده‌های آموزشی بنویسید. 
• داده‌کاوی: با استفاده از روش داده‌کاوی، می‌توان الگوهای مختلف مستتر در داده‌های آموزشی را پیدا کرد. این الگوها می‌توانند کمک کنند تا نحوه یادگیری دانش‌آموزان و موفقیت آن‌ها در فرایند آموزش را به‌شکل دقیق‌تری مورد بررسی قرار داد. Tableau یکی از محبوب‌ترین نرم‌افزارهای تجاری برای تحلیل داده‌ها است. با استفاده از Tableau می‌توانید داده‌های آموزشی را به‌صورت گرافیکی و زیبا نمایش دهید و تحلیل‌های مختلفی را انجام دهید.
• تحلیل شبکه‌ای: با استفاده از تحلیل شبکه‌ای می‌توان روابط بین دانش‌آموزان و معلمان و نحوه تعامل آن‌ها در فرایند آموزش را پیدا کرد. Moodle یک سیستم مدیریت یادگیری است که برای آموزش آنلاین استفاده می‌شود. این سیستم قابلیت جمع‌آوری داده‌های آموزشی را دارد و می‌توانید از طریق ابزارهای مختلفی که در آن وجود دارد برای تحلیل داده‌های آموزشی استفاده کنید.
• تحلیل تصویری: با استفاده از تحلیل تصویری می‌توان به تحلیل تصاویر و ویدئوهای مربوط به فرایند آموزش پرداخت. به بیان دقیق‌تر، هوش مصنوعی قادر است با ارزیابی ویدیوهای آموزشی به شما اعلام کرد که میزان اثربخشی این ویدیوها تا چه اندازه است. 

2.  استفاده از ربات‌های آموزشی

ربات‌های آموزشی می‌توانند برای شخصی‌سازی فرآیند آموزش به‌کار گرفته شوند. این ربات‌ها می‌توانند با استفاده از الگوریتم‌های هوش مصنوعی، با دانش‌آموزان تعامل داشته و بر اساس عملکرد و نیازهای هر دانش‌آموز، اطلاعات را به روش‌های مختلفی برای آن‌ها شرح دهند. به بیان دقیق‌تر، ربات‌های آموزشی (Educational Chatbots) به‌عنوان یکی از ابزارهای آموزشی جدید و مبتنی بر هوش مصنوعی، به‌سرعت در حال گسترش هستند. با این‌حال، هنگام استفاده از آن‌ها باید به چند نکته مهم زیر دقت کنید: 

• انتخاب ربات مناسب: در انتخاب یک ربات آموزشی، باید به محتوا و ویژگی‌های آن توجه کنید. این ربات‌ها می‌توانند برای مباحث مختلفی مانند ریاضی، علوم، زبان، تاریخ و غیره طراحی شده باشند. برای دستیابی به نتیجه‌ای مطلوب، باید رباتی را انتخاب کنید که به‌درستی به نیاز شما پاسخ دهد.
• استفاده از دستورات مختلف: ربات‌های آموزشی معمولا دارای دستورات مختلفی هستند که می‌توانید با استفاده از آن‌ها از ربات برای حل مسائل و پاسخ به پرسش‌ها استفاده کنید. این دستورات می‌توانند شامل عباراتی مانند «سلام»، «من یک سوال دارم»، «حل این معادله را به من نشان بده» و غیره باشند. 
• تعامل با ربات: ربات‌های آموزشی معمولا به پرسش‌ها و درخواست‌ها پاسخ می‌دهند. برای دستیابی به بهترین نتیجه باید با ربات تعامل داشته باشید و با آن صحبت کنید. می‌توانید با استفاده از عبارات مختلف از ربات برای حل مسائل و پاسخ به پرسش‌های خود استفاده کنید.
• ارزیابی عملکرد ربات: برای اطمینان از بهره‌وری خوب ربات باید عملکرد آن را بررسی کنید. برای این منظور، می‌توانید از پرسش‌های مختلفی استفاده کنید و نحوه پاسخ دادن ربات را بررسی کنید.
• به‌روزرسانی و ارتقاء ربات: به‌دلیل پیشرفت فناوری و تغییرات مستمر در حوزه آموزش باید ربات‌های آموزشی قابلیت به‌روزرسانی و ارتقاء داشته باشند. 

3. استفاده از واقعیت مجازی و افزوده

استفاده از فناوری‌های واقعیت مجازی (Virtual Reality) و افزوده (Augmented Reality)، نقش مهمی در انتقال بهتر مفاهیم به شیوه بصری به افراد دارد. به بیان دقیق‌تر، افراد می‌توانند از نزدیک با سخت‌ترین مفاهیم در ارتباط باشند و خود مسائل را به کمک یک دستیار مجازی حل کنند. با استفاده از این فناوری‌ها، فرآیند آموزش مباحث پیچیده‌ای مثل ریاضیات یا فیزیک تعاملی‌تر و جذاب‌تر می‌شود. واقعیت مجازی و افزوده به‌عنوان دو فناوری پیشرفته می‌توانند به دانش‌آموزان و معلمان در فرایند آموزش و یادگیری کمک کنند. با این‌حال، هنگام استفاده از این فناوری‌ها در تعامل با هوش مصنوعی باید به چند نکته کلیدی زیر دقت کرد: 

• انتخاب محتوای مناسب: برای استفاده از واقعیت مجازی و افزوده در حوزه آموزش، باید به انتخاب محتوای مناسب دقت کرد. بهتر است از این فناوری‌ها برای آموزش موضوعاتی مانند فیزیک، شیمی، ریاضیات، تاریخ، هنر و زبان استفاده کنید. همچنین، باید محتوایی انتخاب کنید که به دانش‌آموزان ایده‌ای برای برقراری ارتباط با موضوع را بدهند. 
• ایجاد محیط مناسب: برای استفاده از این فناوری‌ها باید محیط مناسبی آماده شود. به بیان دقیق‌تر دانش‌آموزان باید به تجهیزات لازم دسترسی داشته باشند و زیرساخت‌های مناسب مهیا شود. با این توصیف باید بگوییم که بخش عمده‌ای از مدارس آموزشی دولتی کشور نیازمند سرمایه‌های کلان هستند. 
• به‌روزرسانی و ارتقاء فناوری: همانند دیگر فناوری‌های روز، واقعیت مجازی و افزوده به‌سرعت در حال پیشرفت هستند و در نتیجه باید از فناوری‌های روز استفاده کرد که قابلیت‌های نوین و هوشمندی در اختیار ما قرار می‌دهند. جدیدترین مورد در این زمینه رونمایی اپل از سیستم هدست واقعیت ترکیبی بود که در جریان برگزاری رویداد WWDC 2023 معرفی شد و قرار است تا انتهای سال روانه بازار شود. 
• طراحی سناریوهای آموزشی: برای استفاده از واقعیت مجازی و افزوده در حوزه آموزش، باید سناریوهای مختلفی برای آموزش طراحی کنید. برای این منظور، باید با استفاده از این فناوری‌ها، محتواهای آموزشی متنوع و جذابی را آماده کنید تا دانش‌آموزان بتوانند بهتر یاد بگیرند.
• همکاری با معلمان و ارائه آموزش: برای استفاده از واقعیت مجازی و افزوده در حوزه آموزش، معلمان با متخصصان فناوری باید در مورد روش‌های استفاده از این فناوری‌ها تعامل داشته باشند تا بتوانند بر مبنای ارزیابی و ارائه بازخوردها به‌شکل کارآمدتری از واقعیت مجازی و افزوده در حوزه آموزش استفاده کنند. 

4. استفاده از سیستم‌های توصیه‌گر

سیستم‌های توصیه‌گر می‌توانند به نیازهای آموزشی دانش‌آموزان در فرآیند یادگیری کمک کنند، به شرطی که داده‌های آموزشی مناسب در اختیار داشته باشند. استفاده از سیستم‌های توصیه‌گر، به شخصی‌سازی فرآیند آموزش کمک می‌کند. این سیستم‌ها با استفاده از الگوریتم‌های هوش مصنوعی به دانش‌آموزان منابع آموزشی مناسب و متناسب با علایق، نیازها و سطح دانش آن‌ها را ارائه می‌دهند تا روند آموزش‌ها شخصی‌سازی شود. برای استفاده از این روش، نیاز است که داده‌های آموزشی مناسبی جمع‌آوری شده و به سیستم توصیه‌گر داده شود. برای این منظور، داده‌های آموزشی باید شامل اطلاعاتی باشند که می‌توانند به سیستم‌های توصیه‌گر کمک کنند تا نیازهای آموزشی دانش‌آموزان را شناسایی کنند و راهکارهایی برای بهبود فرآیند یادگیری ارائه دهند. همچنین، برای استفاده از سیستم‌های توصیه‌گر آموزشی، داده‌های آموزشی باید به‌شکل ساخت‌یافته در دسترس باشند. به‌عنوان مثال، داده‌های آموزشی می‌توانند در قالب پایگاه داده‌های رابطه‌ای ذخیره شوند که به سیستم‌های هوش مصنوعی اجازه دسترسی سریع به داده‌های مورد نیاز را بدهند.

5. سفرهای آموزشی مجازی

هوش مصنوعی می‌تواند برای ساخت سفرهای آموزشی مجازی به‌کار گرفته شود. با استفاده از الگوریتم‌های یادگیری ماشین و تحلیل داده‌ها می‌توان محتوای آموزشی جذاب و ضروری را در قالب سفرهای مجازی ارائه داد و به دانش‌آموزان کمک کرد تا به‌صورت عمیق‌تر با موضوعات آموزشی آشنا شوند.

6.. سیستم‌های تشخیص نیازهای آموزشی

با استفاده از الگوریتم‌های یادگیری ماشین و پردازش زبان طبیعی می‌توان به دانش‌آموزان پاسخ‌های دقیق‌تری در مورد موضوعات آموزشی ارائه داد و به آن‌ها کمک کرد تا به‌صورت بهینه‌تری در فرآیند یادگیری شرکت کنند.

7. سیستم‌های تشخیص خطا

با استفاده از الگوریتم‌های یادگیری ماشین و پردازش داده‌ها می‌توان خطاهای دانش‌آموزان را تشخیص داد و به آن‌ها کمک کرد تا دلیل اشتباهات خود را متوجه شوند. 

8. پیش‌بینی عملکرد دانش‌آموزان

با استفاده از الگوریتم‌های یادگیری ماشین می‌توان به دانش‌آموزان توصیه‌های دقیق‌تری در مورد مسیر یادگیری‌شان ارائه کرد و به معلمان و والدین کمک کرد تا برنامه‌های آموزشی بهینه‌تری برای دانش‌آموزان طراحی کنند.

9. خودکارسازی وظایف مدیریتی برای کمک به مربیان 

استفاده از هوش مصنوعی در خودکارسازی وظایف مدیریتی می‌تواند به مربیان کمک کند تا به‌صورت بهتر و بهینه‌تری وظایف خود را انجام دهند. از مزایای استفاده از هوش مصنوعی در زمینه خودکارسازی وظایف مدیریتی مربیان به موارد زیر باید اشاره کرد: 

10. کلاس‌ها و جلسات

سیستم‌های هوش مصنوعی می‌توانند با استفاده از الگوریتم‌های یادگیری ماشین و پردازش زبان طبیعی، برنامه‌ریزی کلاس‌ها و جلسات را به‌صورت خودکار و بهینه‌تری انجام دهند. همچنین، این سیستم‌ها می‌توانند با توجه به نیازهای دانش‌آموزان و دسترسی به منابع آموزشی مناسب برنامه‌ریزی شوند.

11. پیگیری وضعیت تکالیف

سیستم‌های هوش مصنوعی می‌توانند به مربیان کمک کنند تا وضعیت تکالیف دانش‌آموزان را پیگیری کنند. برای مثال، این سیستم‌ها می‌توانند به مربیان اطلاع دهند کدام دانش‌آموزان تکالیف خود را تحویل داده‌اند و کدام‌ها هنوز پاسخ نداده‌اند.

12. پیگیری وضعیت دانش‌آموزان

یکی از کاربردهای مهم هوش مصنوعی در زمینه پیگیری وضعیت دانش‌آموزان و اطلاع‌رسانی به مربیان است. به‌طور مثال، این سیستم‌ها می‌توانند به مربیان اطلاع دهند کدام دانش‌آموزان به مشکل برخورد کرده‌اند و نیاز به کمک دارند. پرسشی که مطرح می‌شود این است که چگونه از هوش مصنوعی در این زمینه استفاده کنیم؟ پاسخ در مفهومی به‌نام «تحلیل داده‌ها» نهفته است. با استفاده از سیستم‌های تحلیل داده و هوش مصنوعی می‌توانید اطلاعات آموزشی و ارزیابی‌های دانش‌آموزان را جمع‌آوری و تحلیل کنید. این اطلاعات می‌توانند شامل نمرات، پاسخ‌های آن‌ها به تست‌ها و سوالات، فعالیت‌های کلاسی و حضور و غیاب آن‌ها باشد.

13. ارزیابی عملکرد دانش‌آموزان

سیستم‌های هوش مصنوعی می‌توانند به مربیان کمک کنند تا عملکرد دانش‌آموزان را به‌صورت دقیق و شخصی‌سازی‌شده ارزیابی کنند. برای مثال، این سیستم‌ها می‌توانند با استفاده از الگوریتم‌های یادگیری ماشین، نمرات دانش‌آموزان را تحلیل کنند و به مربیان اطلاع دهند کدام دانش‌آموزان نیاز به کمک بیشتری دارند و کدام‌ها در چه زمینه‌هایی بهترین عملکرد را داشته‌اند.

14. پشتیبانی از دانش‌آموزان

سیستم‌های هوش مصنوعی می‌توانند با ارائه راهنمایی‌های دقیق و شخصی‌سازی‌شده به دانش‌آموزان در فرآیند یادگیری کمک کنند، بدون آن‌که نیازی به ارتباط مستقیم با مربیان آموزشی داشته باشند. به بیان دقیق‌تر، هوش مصنوعی می‌تواند از دانش‌آموزان در بسیاری از زمینه‌های مختلف پشتیبانی کند و به آن‌ها در یادگیری و بهبود عملکردشان کمک کند. به‌طور مثال، بر مبنای اصل شخصی‌سازی آموزش، با استفاده از هوش مصنوعی و سیستم‌های توصیه‌گر، می‌توانید آموزش‌ها را بر اساس نیازهای ویژه هر دانش‌آموز شخصی‌سازی کنید. به‌عنوان مثال، با توجه به سوابق آموزشی و نتایج آزمون‌های قبلی، می‌توانید به دانش‌آموزان پیشنهادهایی برای یادگیری مفاهیم و موضوعات جدید ارائه کرد.

کلام آخر

به‌طور کلی، هوش مصنوعی می‌تواند به دانش‌آموزان در بسیاری از زمینه‌های آموزشی و یادگیری کمک کند و روش‌های مختلفی برای پشتیبانی از آن‌ها ارائه دهد. این روش‌ها می‌توانند شامل شخصی‌سازی آموزش، تحلیل داده‌های آموزشی، ربات‌های آموزشی، سیستم‌های توصیه‌گر، واقعیت مجازی و افزوده و غیره باشد. با استفاده از این روش‌ها، دانش‌آموزان می‌توانند درک بهتری از موضوعات درسی پیدا کنند، عملکردشان را بهبود بخشند و به بهترین شکل ممکن پیشرفت کنند.