Статья Хуана Жунхуая, Чэнь Ин и Ахмеда Тлили опубликована в China Modern Educational Equipment, номер 1 за 2024 год, и в основном рассматривает материалы 2022–2023 годов. Сохранён полный охват, ниже приведены редакционные исправления и исследовательский контекст. Исходная английская аннотация архивирована отдельно.
Хуан Жунхуай, Чэнь Ин, Ахмед Тлили
Пекинский педагогический университет
Аннотация и контекст
Аннотация: Быстрое развитие генеративного ИИ, включая генеративные алгоритмы и большие языковые модели, вновь поставило вопросы об интеграции интеллектуальных технологий в образование. Роботы, специально разработанные для образовательных ситуаций, обладают значительным потенциалом поддержки преподавания и обучения, но создают этические риски и угрозы безопасности, требующие исследований, регулирования и управления. На основе международных тенденций выделены семь сценариев, включая роботов в STEM, программирование роботов и изучение языков с социальными роботами. На примере ChatGPT и анализа дискурса социальных сетей рассматриваются образовательная ценность чат-ботов и предложения по школьному применению.
Предлагается рамка заслуживающего доверия образовательного ИИ, объединяющая устойчивость, законность, соответствие требованиям и этическую приемлемость, а также управление для качественного и устойчивого образования.
Ключевые слова: искусственный интеллект; ChatGPT; образовательные роботы; сценарии применения; управление технологиями
Новое поколение ИИ стимулирует технологический прогресс, модернизацию промышленности и производительность. Выпущенный в конце 2022 года ChatGPT вновь привлёк внимание к ИИ [1], вызвал опасения замены людей машинами и побудил педагогов пересмотреть перспективы технологий и будущее образования.
Образовательные роботы — важная часть интеллектуальных образовательных сред. Их применение изучают исследователи и организации по всему миру. Быстрые изменения технологий и расширение присутствия роботов требуют отслеживать международные тенденции, изучать типичные сценарии, оценивать школьную ценность и выявлять риски и угрозы как основу человекоцентричного управления технологиями.
1. Достижения ИИ и международные тенденции ИИ в образовании
Стэнфордский институт человекоцентричного ИИ, Stanford HAI, выпустил Artificial Intelligence Index Report 2023 [2] о мировых тенденциях. Исходная статья выделяет три вопроса: опережение академической сферы промышленностью, рост поддержки политиков и различия общественных установок между странами. В цитируемом опросе Ipsos 2022 года 78% китайских респондентов согласились, что продукты и услуги с ИИ приносят больше пользы, чем вреда, против 35% американских. Это доли согласия в выборках по конкретному вопросу. В китайской выборке доля согласных была самой высокой среди опрошенных стран.
Статья рассматривает генеративные алгоритмы, большие языковые модели и мультимодальность как три технологических аспекта генеративного ИИ. Transformer, используемый в моделях, лежащих в основе ChatGPT, — архитектура на механизме внимания, а не название отдельной большой языковой модели. Самовнимание связывает позиции последовательности для вычисления представлений [3]. Авторы считают, что чат-боты дают сведения, которые трудно получить обычным поиском в словаре, и иллюстрируют снятие неоднозначности контекстом: в “the doors of the jaguar were open” jaguar обозначает автомобильную марку, а в “the jaguar made a howling noise” — животное. Это поясняющие примеры статьи.
Технический отчёт GPT-4 [4] описывает профессиональные и академические тесты, включая результат примерно в верхних 10% на имитации американского экзамена на право адвокатской практики. Речь о GPT-4 в конкретном тесте.
Руководство ЮНЕСКО по ИИ и образованию для разработчиков политики, опубликованное в апреле 2021 года [5], объясняет сложную технологическую основу приложений: традиционный ИИ, машинное обучение, искусственные нейронные сети и глубокое обучение. Они обеспечивают приложения, всё чаще предлагаемые как услуги: обработку естественного языка, распознавание речи, распознавание и обработку изображений, автономных агентов, определение эмоций, прогнозную обработку данных и искусственное творчество.
Рассматриваются три образовательных направления: предоставление образования и управление; обучение и оценивание, включая интеллектуальное тьюторство, совместное обучение с ИИ, виртуальную и дополненную реальность и исследовательские среды; расширение возможностей педагогов и улучшение преподавания, включая мониторинг форумов, модель двух преподавателей — человека и ИИ — и интеллектуальных помощников.
С развитием ИИ в образовании роботы и другие приложения остаются предметом дискуссий. Возможности ChatGPT в подготовке уроков и самостоятельном обучении сопровождаются этическими рисками и вопросами безопасности, требующими регулирования и управления. Рекомендация ЮНЕСКО об этических аспектах искусственного интеллекта, принятая в ноябре 2021 года [6], определяет четыре ценности: уважение, защиту и поощрение прав человека, основных свобод и достоинства; процветание окружающей среды и экосистем; разнообразие и инклюзивность; мирные, справедливые и взаимосвязанные общества. Она содержит десять принципов и одиннадцать направлений политических действий. Эта глобальная рамка подтверждает человекоцентричные ценности и предлагает практические ориентиры использования ИИ на благо человечества.
2. Типичные сценарии применения образовательных роботов
Образовательные роботы создаются для развития аналитических, творческих и практических способностей. Их признаки — педагогическая пригодность, открытость, расширяемость и удобное взаимодействие человека и робота. Статья различает обучение робототехнике и роботов образовательного обслуживания [7]. Первое включает занятия, курсы, физические платформы, ресурсы и образовательные философии. Вторые обладают функциями преподавания и обучения и помогают педагогике и управлению, например в STEM, языках и обучении отдельных групп.
Авторы отбирали работы по цитируемости, репрезентативности и значимости для новых направлений и кластеризовали 100 влиятельных статей предшествующего десятилетия. Выделены семь исследовательских тем, рассматриваемых здесь как типичные сценарии применения [8].
2.1 Роботы в STEM-образовании
Исследуются четыре направления: разработка STEM-программ с роботами, включая ситуации, модели, группы и результаты обучения; развитие вычислительного мышления, метапознания и решения проблем; создание полезной практической среды STEM; восприятие и опыт педагогов и учащихся, включая принятие, доверие, установки, уверенность, интерес и тревогу.
2.2 Программирование роботов
Программирование роботов может изучаться с дошкольного возраста до подросткового и далее. В раннем детстве важен опыт вычислительного мышления, в начальной школе — его развитие, в средней — творчество, практические навыки, сотрудничество и решение проблем, в университете — вовлечённость на занятиях.
2.3 Изучение языков с социальными роботами
Социальные роботы могут поддерживать раннее языковое развитие и многоязычное обучение взрослых. Изучается, как разные формы роботов развивают словарь, чтение, речь, грамматику и жестовый язык детей, а также второй язык взрослых и доступ к занятиям за пределами аудитории, в разное время и разных местах.
2.4 Роботы в преподавании на занятиях
Исследования рассматривают изменение преподавания, визуализацию абстрактных знаний и системное мышление. В школьном образовании роботы чаще изучаются в базовых предметах для понимания основных понятий и вовлечения. В высшем образовании они нередко применяются в инженерных курсах разных специальностей для преодоления методических ограничений, понимания абстракций и проектирования систем.
2.5 Специальное образование с помощью роботов
Это направление включает, например, аутичных детей и исследует поддержку общения и социального взаимодействия в конкретных задачах. Статья выделяет четыре применения и цели: робот как тьютор или инструмент обучения музыке, театру и другим навыкам; поддержка вербальных и невербальных социальных навыков, подражания и отношений; изучение влияния на поведенческие и эмоциональные трудности; робот как платформа или посредник между ребёнком и человеком-наставником с оценкой результатов вмешательств. Это исследовательские направления и возможности, а не гарантия пользы каждому ребёнку.
2.6 Роботы когнитивной тренировки для пожилых людей
Исследуются возможные воздействия на память, язык и эмоциональное состояние пожилых людей с когнитивными нарушениями, а также принятие робототехники ими и заинтересованными сторонами. Выделяются эмпирическая проверка влияния на когнитивные способности и исследования принятия среди пожилых и связанных групп.
2.7 Персонализированное обучение с диалоговыми агентами
Диалоговые роботы — форма интеллектуального тьюторства; такие функции есть в языковых программах, предметных системах обучения и социальных платформах. Авторы ожидают интереса к новому поколению чат-ботов с генерацией естественного языка, технологиям AIGC и большим моделям, этике, инклюзии, удобству, пользовательскому опыту, академической добросовестности и сотрудничеству человека и ИИ.
3. Значение чат-ботов для школы: пример ChatGPT
ChatGPT — чат-бот на генеративных предобученных моделях Transformer, взаимодействующий на естественном языке и создающий содержание по инструкциям. Исходник обсуждает также мультимодальный потенциал. Случай и пользовательские наблюдения ниже относятся к раннему контексту конца 2022 — начала 2023 года. Авторы видят возможности эффективности обучения, но и вопросы добросовестности, приватности и безопасности данных. Тогда обсуждались две группы проблем: нехватка ресурсов, несоответствие технологии учебным задачам, регулирование и ответственность, данные, игнорирование потребностей, проектирование диалога и качество содержания; блокировка в школьных сетях из-за риска обмана. Срочные ограничения могли снижать некоторые риски, но исключать удобства и возможности [9].
Авторы изучили образовательное использование ChatGPT в Китае, США и других контекстах. На трёх этапах — наблюдение социальных платформ, анализ интервью и анализ пользовательского опыта — они рассмотрели практики, выявили проблемы и предложили рекомендации.
3.1 Публичный дискурс и установки
Поиск сочетал ChatGPT со словами образование, преподавание или обучение. Собраны 2330 твитов 1530 пользователей Twitter за 23 декабря 2022 — 6 января 2023 года, проанализированные по тональности и методом t-SNE. Исходник отмечает разрозненность тем и отсутствие коллективного консенсуса, критическое осмысление и опасения, термины вроде обмана и информационной безопасности. Цитируемое исследование отнесло 5% твитов к положительным и 2,5% к отрицательным; 92,5% не вошли ни в одну категорию. Это не означает нейтральность 92,5% пользователей. Авторы также интерпретировали словесные кластеры как некоторый оптимизм, призывая к осторожности. Эту интерпретацию и категории тональности следует различать и не распространять на всё население.
3.2 Анализ содержания интервью
Участники в целом считали ChatGPT значимым для образовательных изменений, но выражали опасения. Интервью анализировались с пяти позиций: образовательная трансформация, качество ответов, полезность, личность и эмоции, этика.
Получены пять наблюдений. Во-первых, участники считали доступ на естественном языке к разным знаниям поддержкой обучения, изменения преподавания и цифровизации. Во-вторых, большинство было довольно качеством и точностью, но отмечало временные границы знаний ранней системы и ошибочные ответы; качество зависело и от инструкций. В-третьих, диалог казался плавным и увлекательным, но тогдашний текстовый интерфейс не распознавал жесты и язык тела, оставляя антропоморфизм и социальность для дальнейших исследований. В-четвёртых, тематическая информация и немедленная обратная связь могли снижать нагрузку педагогов, однако ограниченный контекст и противоречия побуждали улучшать аннотирование и поиск предыдущих сведений для научной работы.
В-пятых, участники и авторы опасались ослабления активного обучения, творчества и критического мышления и роста плагиата или обмана при чрезмерной зависимости, наряду с предвзятостью, ложной информацией и угрозами данным и приватности. Это исторические наблюдения и интерпретации интервью, а не причинные измерения результатов всех учащихся.
3.3 Предложения по образовательному использованию
На основе анализа авторы предлагают шесть ориентиров для образовательного использования ChatGPT:
- Продуманно принимать, а не просто запрещать. Учитывать положительные и отрицательные эффекты и исследовать надлежащее школьное применение. Специалистам образования, безопасности и психологии следует сотрудничать, а органам образования разрабатывать руководство и политику безопасного эффективного использования.
- Обновлять образовательные представления. При интеграции ChatGPT механическое запоминание знаний и простая обработка текста не должны преобладать. Следует развивать логическое и критическое мышление. Устный спор, как в древней стоической традиции, может оценивать мышление, обоснованность и точность аргументов и убедительность. Нужны практические задания, устные выступления и новые способы оценки в обучении человека с ИИ.
- Не принимать ответы без проверки. При отсутствии гарантии точности педагоги должны развивать информационную разборчивость и учить оценивать и применять сгенерированные тексты.
- Повышать навыки использования. Взаимодействие влияет на доступ к информации и эффективность обучения. Нужны развитие мышления, умения задавать вопросы и обучение работе с большими моделями и источниками данных.
- Исследовать более человекоцентричных роботов. Большинство тогдашних чат-ботов ориентировалось на задачи и не имело эмоционального измерения, ограничивая эмоциональную ценность и погружение. Авторы предлагают опираться на теорию социального взаимодействия и изучать психологические и учебные эффекты.
- Уделять пристальное внимание этике. Ложная и вредная информация может навредить учащимся. Проектирование должно быть ориентировано на обучающегося, соблюдать право и этику, обеспечивать прозрачность и объяснимость и учитывать социальные, эмоциональные, когнитивные и педагогические факторы.
4. Нормирование сценариев и управление образовательными роботами
Широкое применение роботов может создавать новые этические риски и угрозы безопасности. Упорядоченная регулируемая интеграция ИИ — общая задача. Авторы призывают объективно анализировать потребности, потенциал и вызовы, степень интеграции с преподаванием и обучением и доверие. Предлагаются четыре критерия образовательного ИИ: устойчивость, законность, соответствие требованиям и этическая приемлемость. Управление интеллектуальным обществом должно использовать ИИ для точного и долговременного образовательного управления и качественного устойчивого развития [10].
Авторы выделяют пять ключевых направлений управления ИИ в образовании:
- Упорядоченно развивать цифровую грамотность и навыки педагогов и учащихся. Совершенствовать использование и контроль роботов, особенно получение, различение, проверку, отбор и интеграцию информации для обучения и работы в сотрудничестве с ИИ.
- Создать систему допуска продуктов ИИ в школы. Изучать классификацию и уровни продуктов; органам образования развивать проверку, надзор и подотчётность, включая законы, политику, институциональные правила и управление для здорового развития.
- Усилить социальные эксперименты образовательного ИИ. На доказательной основе изучать долгосрочные эффекты в обучении и преподавании и закономерности изменений. Развивать экспериментальные методологии и нормы и постепенно строить систему образовательных социальных экспериментов [11].
- Уточнять сценарии применения. Анализировать связь реальных потребностей с технологическим предложением и когнитивных особенностей с интеллектуальными средами. Рассматривать время, место, участников, ресурсы, функции и предметы, находить подходящие знания и сочетать роботов с содержанием дисциплин.
- Защищать приватность и данные. Авторы предупреждали, что несовершенство права и контроля может допускать вторжения, утечки, дискриминацию и расширение образовательных разрывов. Они призывали создавать этичные, безопасные, управляемые генеративные продукты для педагогов и учащихся с гарантиями защиты данных [12].
Список литературы
- 吴砥,李环,陈旭.人工智能通用大模型教育应用影响探析[J].开放教育研究,2023,29(2):19-25,45.
- MASLEJ N, FATTORINI L, BRYNJOLFSSON E, et al. Artificial Intelligence Index Report 2023[EB/OL].(2023-04-03)[2023-11-02].https://aiindex.stanford.edu/wp-content/uploads/2023/04/HAI_AI-Index-Report_2023.pdf.
- VASWANI A,SHAZEER N,PARMAR N, et al. Attention Is All You Need[EB/OL].(2017-12-06)[2023-11-02].https://arxiv.org/pdf/1706.03762v5.pdf.
- OpenAI. GPT-4 Technical Report[EB/OL].(2023-03-27)[2023-11-02].https://arxiv.org/pdf/2303.08774.pdf.
- MIAO F, HOLMES W, HUANG R, et al. AI and education: guidance for policy-makers[EB/OL].(2021-04-09)[2023-11-02]. https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000376709.
- UNESCO. Recommendation on the Ethics of Artificial Intelligence[EB/OL]. (2021-11-23)[2023-11-02].https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000381137_eng.
- 黄荣怀,刘德建,徐晶晶等.教育机器人的发展现状与趋势[J].现代教育技术,2017,27(1):13-20.
- HUANG R H, LIU D, CHEN Y, et al. Learning for All with AI? 100 Influential Academic Articles of Educational Robots[R]. Beijing: Smart Learning Institute of Beijing Normal University, 2023.
- TLILI A, SHEHATA B, ADARKWAH M, et al. What if the devil is my guardian angel: ChatGPT as a case study of using chatbots in education[J]. Smart Learn. Environ. 2023,10:15. https://doi.org/10.1186/s40561-023-00237-x.
- 夏立新,杨宗凯,黄荣怀,等.教育数字化与新时代教育变革(笔谈)[J].华中师范大学学报(人文社会科学版),2023,62(5):1-22.
- 黄荣怀,王欢欢,张慕华,等.面向智能时代的教育社会实验研究[J].电化教育研究,2020,41(10):5-14.
- 张绒.生成式人工智能技术对教育领域的影响:关于ChatGPT的专访[J].电化教育研究,2023,44(2):5-14.
Исходные английские сведения журнала
Typical Scenarios and Governance of Educational Robot Application
Huang Ronghuai, Chen Ying, Ahmed Tlili
Beijing Normal University
Abstract: The rapid development of generative AI has triggered new concerns about the integration of intelligent technologies into education. Educational robot shows great potential in assisting teaching and learning, but it also brings new ethical and safety risks, so the research, regulation and governance of educational robots should be strengthened. We sort out seven typical application scenarios, including educational robots in STEM education, robot-oriented programming, language learning supported by social robots, etc., and propose the values and application suggestions of chatbot in school education through social media discourse analysis about ChatGPT. We also argue that a credible AI framework in education should be constructed, and intelligent technology governance should be carried out to provide guarantee for the high quality and sustainable development of education.
Keywords: AI; ChatGPT; educational robot; application scenarios; technological governance
Редакционные пояснения и контекст исследований
- Публикация: 2024(1), страницы 1–4 и 8; DOI 10.13492/j.cnki.cmee.2024.01.006. Данные подтверждают профиль автора в ППУ и библиография SLI. В ссылке [9] фамилия исправлена на Adarkwah, том и номер статьи оформлены как 10, 15. Профиль автора в ППУ; Библиография SLI; Цитируемое исследование 2023 года
- Рекомендация ЮНЕСКО содержит четыре ценности, десять принципов и одиннадцать направлений политики. Исправлены исходное число семь и указание на природные экосистемы, а не системы ИИ. Рекомендация ЮНЕСКО
- 78% и 35% относятся к конкретному вопросу Ipsos 2022 года о пользе и вреде, а не к нынешней общей поддержке. Доклад Стэнфорда 2023 года
- Transformer — архитектура. Тесты GPT-4 и ввод изображений/текста с текстовым выводом не описывают все версии ChatGPT. Статья о Transformer; Технический отчёт GPT-4
- Выборка включает 2330 твитов 1530 пользователей. 92,5% некатегоризированных твитов — не доля нейтральных пользователей; словесные кластеры не перепись общественных мнений. Цитируемое исследование 2023 года
- Интервью, граница знаний 2021 года, текстовый интерфейс и школьные ограничения относятся к ранним контекстам, не к текущим характеристикам или универсальным причинным выводам. Цитируемое исследование 2023 года; Полный текст SLI
- Все применения и цели специального образования и тренировок пожилых сохранены как исследовательские возможности, а не индивидуальная или всеобщая клиническая эффективность. Полный текст SLI
- Четыре критерия, шесть предложений и пять направлений — анализ и инициативы авторов. Уточнена формулировка о недопустимости слепого доверия; предложения не представлены как введённые стандарты. Полный текст SLI
Журнал и сведения о перепечатке
Исходная публикация: China Modern Educational Equipment, 2024(1), с.1–4,8. Авторы: Хуан Жунхуай, Чэнь Ин, Ахмед Тлили, Пекинский педагогический университет. Исходник требует указания источника при перепечатке; авторство и журнал сохранены. DOI: 10.13492/j.cnki.cmee.2024.01.006
Связанные исследования и ресурсы
Дополнительно: новость о пособии по образовательной робототехнике 2023 года, Форум по робототехнике и искусственному интеллекту в образовании 2024 и ресурсы по специальному и инклюзивному образованию.
Исходная ссылка: https://aiedchair.bnu.edu.cn/news-6477-ru/
