Зачет автомата: как студенты освоили курс с помощью ИИ-профессора

Российские студенты впервые прошли учебный курс полностью под руководством искусственного интеллекта вместо обычного преподавателя. Курс «Биология поведения человека» вел ИИ-ассистент, его разработала Лаборатория ИИ Школы управления «Сколково» и специалисты Тюменского государственного университета. Как показали результаты, студенты прошли больше тем, чем учившиеся у живого профессора, точнее научились использовать научные термины и более полно воспроизводили ключевые идеи курса. О том, как обучал ИИ и в каких дисциплинах он сможет заместить традиционных лекторов, — в материале «Известий».

Как проходил эксперимент

В России провели образовательный эксперимент с внедрением искусственного интеллекта — курс «Биология поведения человека» для студентов совместного бакалавриата Школы управления «Сколково» и МФТИ вел ИИ-ассистент Роберт.

«Несмотря на активное проникновение ИИ в образовательный процесс, до сих пор его использование ограничивалось вспомогательными функциями, — говорится в отчете о результате исследования. — Однако полноценный ИИ-преподаватель, который берет на себя роль лектора и становится единственным источником знаний, — это принципиально новый этап».

Традиционный и инновационный курсы проходили в формате интенсива, длительность обучения составляла шесть семичасовых учебных дней, в обеих группах было по 42 студента-первокурсника. Никто из которых ранее не сдавал ЕГЭ по биологии и имел лишь ситуационный опыт работы с ИИ.

В традиционном формате в курс входили лекции, которые читал преподаватель, а также очные семинары. В рамках же курса с Робертом студенты взаимодействовали с ИИ через различные форматы индивидуальной и групповой работы. Роберту помогал человек-медиатор, который направлял процесс, но не обладал экспертными знаниями изучаемой дисциплины и, соответственно, не мог подстраховать ИИ.

Цифровой профессор был устроен как классический чат-бот, с которым можно общаться через вопросы.

— ИИ-преподаватель умеет отвечать из разных теоретических рамок, — рассказал «Известиям» руководитель Лаборатории ИИ Школы управления «Сколково» Александр Диденко. — В нем фактически есть несколько «личностей», которые ведут как бы внутренний диалог, комментируя друг друга как нейроученый, специалист по поведению животных, эндокринолог, генетик и так далее. Это интересная находка, которая пригодится нам всюду, где потребуется давать сложный междисциплинарный ответ или комментировать ситуацию из разных точек зрения. Обычный бот с такой задачей будет справляться плохо, будет упрощать себе задачу.

Медиатор Центра образовательных разработок на основе технологий искусственного интеллекта (работает на базе Школы перспективных исследований ТюмГУ) Софья Матвеева рассказала, что центральным элементом взаимодействия было «активное вопрошание и продуктивное недоверие к ИИ».

— Это позволяло студентам постоянно уточнять детали у ИИ-персоны и усложнять свои размышления в ходе работы над заданиями от медиатора. Форматы заданий включали как свободные дискуссии на основе реплик ИИ-персоны, так и структурированные форматы — дебаты, кейс-анализ, семинары «медленного» чтения (close-reading seminars) и пленарные сессии, — сказала она. — Во всех этих и других форматах ИИ-персона выступала как интеллектуальный партнер: помогала раскрыть неявные детали биологических процессов, уточнить понятия, сформировать аргументы и углубить анализ обсуждаемых вопросов.

Какие результаты показал эксперимент

По словам Александра Диденко, результат эксперимента его организаторы признали успешными, этот формат вузы-участники будут использовать и в дальнейшем.

«Результаты оказались многообещающими: студенты, обучавшиеся с помощью ИИ, показали лучшие по сравнению с их предшественниками, изучавшими предмет традиционными методами, результаты, — говорится в отчете. — Более того, исследование позволило определить оптимальные языковые модели, обеспечивающие наилучший баланс между качеством контента и затратами на его генерацию»

По завершении курса в обеих группах были проведены личные интервью, в ходе которых студентам предлагалось ответить на вопросы, касающиеся приобретенных знаний, общего понимания биологии поведения человека как научной дисциплины и осознания влияния биологических механизмов на поведение.

Ответы студентов, которым преподавал ИИ, касались большего числа тем из материала курса, чем ответы учившихся с обычным преподавателем. Кроме того, в ИИ-группе точность использования научной терминологии оказалась выше, студенты более полно и детально воспроизводили ключевые идеи курса.

— Мы увидели, что ИИ трансформирует саму суть и логику обучения: эпоха, в которой ценили зубрежку и четкое следование инструкциям, подходит к концу, — сказал Александр Диденко. — Важно уже не то, что человек знает, а как он мыслит: способен ли он интерпретировать данные, выстраивать причинно-следственные связи, адаптироваться, формулировать решения в условиях неопределенности.

Опрошенные «Известиями» участники эксперимента подтвердили — у них была потребность что-то искать и проверять, это мотивировало перечитывать лекции и книги самостоятельно.

— Постоянно возникает сомнение, прав ли чат-бот, можешь ли ты ему доверять, — рассказала студентка первого курса Московской школы управления Сколково Ксения Новгородцева. — Это заставляет как бы самостоятельно обучаться. И в целом, наверное, тоже был важный фактор — тебе нужно самостоятельно ввести свой трек обучения, углубляться, задавать вопросы. Есть потребность удостовериться в знаниях, которые мы получили уже и на их основе сделать уже свои выводы. Тебя учат учиться.

Еще одна студентка Ксения Широкова также полагает, что формат обучения с ИИ-преподавателем улучшает навыки, которые затем будут полезны во время самостоятельного обучения.

— Это и умение грамотно задавать вопросы — конкретно и точно. От формулировки напрямую зависит, какой ответ выдаст тебе твой ИИ-учитель, — сказала она. — Улучшается навык критически анализировать информацию и понимать, где тебя обманывают: несмотря на то, что по обратной связи создателей нейросеть была обучена на достоверных научных материалах, никто не отменяет технические неполадки, поэтому мы учились работать с информацией от бота, проверяя ее дополнительно в других источниках.

Ксения Широкова рассказала, что часть нашего образовательного процесса в аудитории была построена на работе в небольших командах.

— Мы делали проекты-презентации по теме, самостоятельно в нее углублялись и затем рассказывали перед друг другом, — описала она процесс. — Когда ты не пассивно воспринимаешь информацию во время лекции, а сам ее ищешь, перерабатываешь, оформляешь и рассказываешь, информация запоминается эффективно.

Но такой формат может пугать, признала Варвара Мурашова из Школы перспективных исследований — она принимала участие в тестировании ИИ-преподавателя.

— Возможно, это просто связано с тем, что люди могут не до конца понимать, как это всё работает, — сказала она. — Уникальность такого профессора заключается в том, что он может вместить в себя намного больше, чем типичный преподаватель. И здесь возникает парадокс: на самом деле машина намного слабее, чем человек, но в реальности такой объем информации ни один профессор не может вместить.

В каких дисциплинах поможет ИИ

Искусственный интеллект наиболее эффективен в математике и технических науках, информационных технологиях и программной инженерии, считает проректор по цифровому развитию Московского Политеха Илья Красильников.

— Здесь ИИ помогает анализировать большие объемы данных, автоматизировать проверку заданий, выявлять пробелы в знаниях, строить индивидуальные траектории обучения и прогнозировать успехи студентов, — рассказал он. — А в языковых дисциплинах ИИ-ассистенты могут помогать развивать навыки чтения и письма. Также хорошо работает ИИ в общественных науках и социологии, где он помогает анализировать большие массивы текстовой и статистической информации, выявлять тренды и закономерности.

Илья Красильников уверен, что полный переход на обучение с помощью ИИ возможен только в строго формализованных областях, где задачи можно однозначно алгоритмизировать.

— Например, это базовые курсы программирования или отдельные разделы математики, — сказал он. — Однако даже в этих сферах ИИ чаще выступает как ассистент, а не полноценная замена преподавателя. Он автоматизирует рутинные процессы, но не способен полностью заменить роль наставника, особенно в развитии мягких навыков и мотивации студентов.

По его словам, ИИ в вузах применяется широко — это чат-боты для оперативных консультаций студентов и абитуриентов, виртуальные ассистенты и репетиторы, которые помогают в адаптивном обучении и поддержке в изучении сложных тем, системы предиктивной аналитики — анализируют успеваемость, выявляют риски отчисления, рекомендуют индивидуальные траектории развития. Также ИИ используется для автоматизации проверки знаний в тестах, эссе, анализе изображений.

— Масштабирование ИИ сегодня современный тренд, который позволяет сделать образование более персонализированным, доступным и эффективным, но нейросеть не заменит преподавателя, а станет его помощником, — сказал эксперт. — Преподаватель будет фокусироваться на стратегических, творческих и коммуникативных задачах, а рутинные процессы возьмет на себя ИИ.

А заместитель заведующего кафедрой инженерной кибернетики НИТУ МИСИС Константин Бакулев считает, что расширение использования ИИ в вузах должно привести к увеличению как педагогического состава, так и IT-специалистов, что потребует увеличения финансирования процессов внедрения нейросетей в образовательный процесс.

— Использование ИИ в обучении — это серьезный комплексный процесс, требующий как правило, больше человекочасов и соответственно финансов для обеспечения надежности системы и поддержания ее в актуальном состоянии, — сказал он.

Если студенты научатся применять современные инструменты для оптимизации образовательного процесса, они освободят время для решения задач, требующих большей вовлеченности, заявил технический лидер NLP-команды MWS AI Леонид Саночкин. Так, например, для студентов направлений, связанных с машинным обучением, вполне допустимо, чтобы часть кода была подготовлена с помощью ИИ, если они уже освоили этот навык.

Также, добавил он, есть области, где использование нейросетей пока ограничено. Например, при изучении редких или малоресурсных языков — современные языковые модели недостаточно обучены на таких данных.

Внедрение искусственного интеллекта в образование требует баланса, — уверена замдиректора по исследованиям компании VisionLabs Анастасия Белозерова. — ИИ не должен заменять преподавателей, но может стать их эффективным инструментом. С одной стороны, он открывает возможности для персонализации обучения, повышения вовлеченности и когнитивной поддержки студентов. С другой — остаются риски: от снижения развития критического мышления и творческих способностей до вопросов этики, конфиденциальности и авторства работ.

Она также отметила, что в гуманитарных областях, требующих творческого мышления и эмоционального вовлечения, роль ИИ ограничена — он пока не способен заменить живую дискуссию или глубинный анализ.

— Курс биологии, где много структурированных данных, хорошо совместим с ИИ, а вот интерпретация художественных текстов — нет, — сказала эксперт.

В школах же искусственный интеллект, напомнила она, помогает учителям создавать учебные материалы, обновлять программы, анализировать успехи учеников и формировать индивидуальные траектории обучения.

Применение искусственного интеллекта в высшем образовании — логичный шаг в развитии образовательных технологий, считает завкафедрой информационных технологий школы «Новый взгляд» Сергей Караев.

— А в школах ИИ чаще используется как помощник или тьютор — для тренировки навыков, помощи в подготовке домашних заданий и изучении сложных тем, — рассказал он. — Однако и здесь важнейшая задача — научить школьников работать с ИИ осознанно, понимая его ограничения. Критическое мышление и цифровая грамотность становятся сегодня основой курса информатики и, по сути, основой современного образования. Яркий пример — использование ИИ в обучении веб-разработке.

Так, нейромодели могут сгенерировать код или интерфейс по описанию, но на практике школьники сталкиваются с трудностями: не всегда понятно, как работает предложенное решение, почему возникает ошибка или как правильно внести изменения. Это приводит к осознанию того, насколько важно овладевать базовыми навыками самостоятельно.