تحوّل التعليم المستقبلي بدفع من علوم الدماغ والإدراك والذكاء الاصطناعي

مقالة أكاديمية كتبها شيويه قوي وليو ده جيان عام 2024. تحتفظ هذه النسخة بتاريخ النشر الأصلي على موقع الكرسي، وهو 24 سبتمبر 2024. وتُعرض التطورات البحثية والمناصب المهنية والمقترحات في سياقها التاريخي.

محتويات الصفحة

نبذة عن المؤلفَين

كان شيويه قوي أستاذاً بالمختبر الرئيسي الحكومي لعلوم الأعصاب المعرفية والتعلّم في جامعة بكين للمعلمين، وأستاذاً متميزاً ضمن برنامج «علماء تشانغ جيانغ» التابع لوزارة التعليم. ويبحث الآليات المعرفية والعصبية للتعلّم والذاكرة لدى الإنسان. ومن أعماله دراسات العلاقة بين الدافعية الداخلية والخارجية والإبداع، والتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي المرتبط بالأحداث وتطبيقاته في علوم الأعصاب المعرفية، إضافة إلى «التمثيلات العصبية التحويلية تدعم الذاكرة الحدثية طويلة المدى» و«التمثيلات الفردية والمشتركة أثناء ترميز الذكريات الحدثية واسترجاعها».

كان ليو ده جيان العميد المشارك لمعهد التعلّم الذكي بجامعة بكين للمعلمين، ومهندساً أول بدرجة أستاذ. وتشمل اهتماماته التطبيقات التعليمية للذكاء الاصطناعي والبيانات الضخمة والتعليم الرقمي.

الملخص

يسرّع التطور في علوم الدماغ والإدراك والذكاء الاصطناعي انتقال المجتمع إلى العصر الذكي، ويفرض متطلبات جديدة لبقاء الإنسان وتطوره، ويغيّر أهداف التعليم وأساليبه. وينبغي لتصميم نظم التعليم المستقبلية تجاوز نقل المعارف، واستهداف استمرار التطور البشري، مع جعل تنمية القدرة على التعلّم محوراً، والتعلّم الشخصي حسب الحاجة توجهاً، ومبادئ تعلّم الدماغ دليلاً، والابتكار التقني سنداً. ومن شأن ذلك مساعدة الأفراد على بناء منظومة معرفية مترابطة، وقدرات معرفية قوية، ودافعية مستدامة للتعلّم. ويتطلب تحقيق هذه الأهداف تنسيق العمل في السياسات والبحث وإعداد المعلمين والتقييم والمناهج والابتكار التقني، لنقل التحوّل التعليمي من النظرية إلى التطبيق.

يسهم التعليم في النمو الشامل للفرد عبر المعارف والمهارات والقيم، ويدعم بذلك تقدم المجتمع والحضارة. وتسرّع علوم الدماغ والإدراك والذكاء الاصطناعي دخول العصر الذكي. وقد أثرت الثورات التقنية المتعاقبة في أهداف التعليم ومحتواه وتقييمه وأدواته: شجعت الثورة الصناعية الأولى، المرتبطة بالبخار والتصنيع الميكانيكي، تعميم التعليم والتعليم المهني؛ وعززت الثانية، القائمة على الكهرباء والإنتاج الواسع، التخصص؛ ودفعت الثالثة، القائمة على المعلومات والأتمتة، رقمنة التعليم وتخصيصه. أما الثورة الرابعة المدفوعة بعلوم الدماغ والذكاء الاصطناعي فقد تغيّر أهداف التعليم ومحتواه وطرائق إنجازه تغييراً جذرياً. ويرى المؤلفان أنها قد تعيد تشكيل التكنولوجيا وعلاقات الإنتاج بسرعة ونطاق أكبر، مع تحدي الذكاء والكرامة اللذين يعتز بهما الإنسان. لذا يجب على التعليم التحرك لإعداد الأطفال للمستقبل. وتعرض المقالة أولاً الاتجاهات العلمية والتقنية ومتطلبات البقاء والتطور، ثم مبادئ تصميم التعليم المبتكر ونظمه، وأخيراً مسارات التنفيذ.

اتجاهات تطور علوم الدماغ والإدراك والذكاء الاصطناعي

أتاح ظهور Neuropixels عام 2017 تسجيل نشاط أعداد كبيرة من العصبونات المفردة، وساعد على دراسة الشبكات الدماغية الديناميكية المعقدة. وتكشف هذه الأساليب كيفية ترميز اللغة وفهمها وإنتاجها على المستوى الخلوي، بما في ذلك عصبونات تستجيب لمعاني الكلمات. كما تفسّر تحليلات متقدمة آليات الوظائف المعرفية المعقدة، مثل التمثيل الحلقي للذاكرة التسلسلية المكانية لدى المكاك، وتقليل التداخل عبر تقوية تمثيلات الذاكرة وتحويلها في القشرة الجبهية الأمامية، وتكوّن الخرائط المعرفية البشرية.

أسهم التقدم أيضاً في البحث السريري. فالواجهات الدماغية الحاسوبية تصل الدماغ مباشرة بالأجهزة الخارجية. وتناقش المقالة تطورات في الحركة والكلام وتشخيص الاضطرابات النفسية، وبحوث استعادة الرؤية بما فيها Blindsight من Neuralink، وتخيّل الحركة والتفكير. وأدرجت Nature هذه الواجهات ضمن سبع تقنيات جديرة بالمتابعة عام 2024. وفي دراسة لواجهة ثنائية الاتجاه، وفّر التحفيز الدقيق للقشرة الحسية الجسدية إحساساً باللمس، وخفّض زمن إمساك الأشياء من 20.9 إلى 10.2 ثانية، مقترباً من أداء أشخاص من دون الإعاقة المعنية. ويمكن لواجهات الكلام تحويل النشاط العصبي المصاحب لمحاولة النطق إلى نص أو صوت، لدعم التواصل لدى المصابين بالشلل بسرعة بلغت 62 كلمة في الدقيقة. وتنتج أنظمة أخرى صوتاً وشخصية افتراضية، مع دقة تواصل مُبلّغ عنها تتجاوز 85%.

يمثل الذكاء الاصطناعي للعلم مجالاً آخر يشمل الأحياء والكيمياء والرياضيات والأعصاب والآثار. وأسهمت أجيال AlphaFold من DeepMind في معالجة مسألة التنبؤ ببنية البروتينات. وفي يونيو 2024 أطلقت EvolutionaryScale نموذج ESM3 الذي يعمل بين تسلسل البروتين وبنيته ووظيفته. وصمم الفريق بروتيناً فلورياً أخضر جديداً، مقدماً مقارنة بزمن تطوري قدره 500 مليون سنة. وفي ديسمبر 2023 استُخدم الذكاء الاصطناعي لإيجاد تراكيب أكبر لمسألة مجموعات القبعات. وفي يناير 2024 حل AlphaGeometry خمساً وعشرين مسألة من ثلاثين مسألة هندسية مختارة من الأولمبياد الدولي للرياضيات، بمستوى قورن بالفائزين بالذهب. وفي مايو 2024 استخدم باحثون في MIT الذكاء الاصطناعي لاكتشاف ثلاث معادلات تفاضلية جزئية جديدة قابلة للتكامل.

في الاتجاه المقابل، يمكن لعلوم الدماغ والإدراك تقييم قدرات الذكاء الاصطناعي وفهم آلياته وإلهام خوارزمياته. وتقدم العلوم المعرفية منهجيات تقييم ومقاييس متعددة الأبعاد. وتورد المقالة دراسات قاربت فيها نماذج مثل ChatGPT الأداء البشري أو تجاوزته في بعض اختبارات مصفوفات رافن، والتعرّف على المشاعر، ووسم النصوص، وأظهرت أنماطاً شبيهة بنظرية العقل البشرية. وظلت الاستدلالات التناظرية المعقدة والسببية واللفظية والتخطيط بحاجة إلى تحسين. كما توفر دراسة العقل والدماغ والسلوك أسساً نظرية؛ إذ استُلهمت الشبكات العصبية والتعلّم العميق من العصبونات والرؤية، وتُربط المحوّلات بالانتباه الانتقائي، وتستخدم نماذج GPT التعلّم المعزز من التغذية الراجعة البشرية RLHF. وقد يدعم التعلّم فوق المعرفي المستلهم من البشر المرونة والانتظام، وتساعد محاكاة الحُصين والقشرة الشمية الداخلية على تكوين خرائط معرفية، وتحسّن مطالبات سلسلة التفكير أداء GPT في مهام محددة.

شهد المجالان تقدماً سريعاً. وتبحث علوم الدماغ والإدراك الذكاء عبر التجمعات والدوائر العصبية، وتدعم فك ترميز النشاط الدماغي، أو «قراءته»، وتعديله، أو «الكتابة» فيه. ويتقدم الذكاء الاصطناعي في العتاد والخوارزميات والنماذج الأساسية والتطبيقات القطاعية والعلمية، ويعيد تشكيل صناعات كثيرة. ويرى المؤلفان أن تقاربهما سيسرّع الانتقال إلى عصر ذكي واسع النطاق.

متطلبات جديدة لبقاء الإنسان وتطوره في العصر الذكي

تجلب العصور المتغيرة تحديات وفرصاً ومتطلبات مختلفة، ويساعد فهمها على التكيف. امتد العصر الزراعي تقريباً من 9000 قبل الميلاد إلى القرن السابع عشر، مع اختلافات إقليمية، وتمحور حول الزراعة. ونظمت الأسر والجماعات الإنتاج بالاعتماد على الطبيعة والعمل البشري. وكانت القوة والتحمل ومهارات الزراعة وتربية الحيوان والري مهمة، إلى جانب التعاون والمساعدة المتبادلة. وتطلب ري الأرز تنسيقاً واسعاً، وتورد المقالة روح التعاون في جنوب الصين مثالاً لذلك.

بدأ العصر الصناعي بالثورة الصناعية الأولى، المؤرخة عادة بين 1760 و1840، وتميّز بالميكنة والمصانع الكبيرة والتحضر. وأصبحت مهارات تشغيل الآلات وصيانتها والمعارف الهندسية مهمة. وخفّضت الكهرباء بعض المتطلبات البدنية، مع زيادة التخصص والكفاءة. وغدت القراءة والكتابة والانضباط والالتزام بالمواعيد والقواعد ضرورية. وشدد آدم سميث في «ثروة الأمم» على تقسيم العمل والمهارات المتخصصة لرفع الإنتاجية. فصار التعليم الأساسي والكفاءة المهنية والتعاون والانضباط أسساً لتصميم التعليم الحديث، ولا يزال أثرها قائماً.

منذ أواخر القرن العشرين، غيّرت تقنيات المعلومات والاتصالات والإنترنت والبيانات الضخمة الحياة والعمل. وشملت الثقافة الرقمية استخدام الحاسوب والشبكات والتعامل مع فائض المعلومات. وأكد بيل غيتس البرمجة وتحليل البيانات والابتكار وسرعة التكيف. كما استلزمت قضايا العولمة والأمن السيبراني التفكير النظمي وحل المشكلات المعقدة. وأبرزت تقارير المنتدى الاقتصادي العالمي عن مستقبل الوظائف مجموعات مهارية تجمع حل المشكلات والتفكير النقدي والذكاء العاطفي. لكن انتشار الأدوات الرقمية لم يعنِ أن محتوى التعليم وأهدافه لبّيا متطلبات عصر المعلومات بالكامل.

ويضيف تسارع الانتقال إلى العصر الذكي متطلبات أخرى تختلف عما سبق.

يأتي العصر الذكي إذن بأشكال اجتماعية واقتصادية ومتطلبات جديدة. ويحتاج الأفراد إلى ذكاء وقدرة ودافعية للتعلّم، لاكتساب معارف متعددة والابتكار تخصصياً ومقاومة التشتيت وتحقيق أهدافهم. وينبغي للتعليم تجاوز نقل المعرفة إلى القدرة الأساسية الداعمة للبقاء والتطور، أي التكيف مع التغير السريع وعدم اليقين. ويعد المؤلفان ذلك مبدأ أولياً للتعليم المستقبلي.

تصميم نظم تعليم مبتكرة للعصر الذكي

يعدّ التعليم الناس للمستقبل، ولذلك ينبغي أن يسبق التغير السريع بالفعل. وقد استجاب تاريخياً للتحولات التقنية والاجتماعية. كان التعليم 1.0 المرتبط بالتصنيع متمحوراً حول المعلم، ينقل فيه المعرفة إلى متلقين، بكتب ثابتة واختبارات موحدة. وأكد التعليم 2.0 نشاط الطالب واستقلاليته وتفاعله مع المعلمين والزملاء، وتنوع الموارد والتقييم بالمشروعات والمقالات والعمل التطبيقي. وأسهمت تقنيات المعلومات في التعليم 3.0، باستخدام الإنترنت والحاسوب والوسائط المتعددة، والتعلّم عبر الشبكة والتخصيص والبيانات. فما التعليم اللازم للعصر الذكي؟

يصف بعض الباحثين التعليم 4.0 بالذكاء والتخصيص الواسع. فالذكاء الاصطناعي والبيانات قد يدعمان مسارات شديدة التخصيص، ويوفر الواقع الافتراضي والمعزز خبرات غامرة وعملية. وقدم تقرير المنتدى الاقتصادي العالمي في أبريل 2024 الذكاء الاصطناعي بوصفه تحدياً وأداة للاستجابة للمشكلات التعليمية معاً. وأبرز مهارات المواطنة العالمية والابتكار والإبداع والتكنولوجيا والتواصل. وقد يدعم الذكاء الاصطناعي التعلّم الشخصي حسب الوتيرة الفردية، والتعلّم المتاح والشامل، والتعلّم التعاوني القائم على المشكلات، والتعلّم مدى الحياة بقيادة الطالب. ويتمحور هذا التصور حول التخصيص والتوجيه الذاتي لاكتساب كفاءات المستقبل.

لكن يبقى السؤال عما إذا كان التعليم 4.0 كافياً. فالثورة القائمة على علوم الدماغ والذكاء الاصطناعي تختلف عن سابقاتها، وقد لا تعكس الافتراضات الموروثة والتوقعات الخطية اتجاهها ومتطلباتها. ولذلك يقترح المؤلفان مبادئ جديدة يناقشانها من خمسة أبعاد.

أولاً، تجاوز نقل المعارف إلى دعم الاستمرار والتطور البشريين. يقلل تجدد المعرفة واتساعها وسهولة الوصول إليها الحاجة إلى أن ينقل التعليم النظامي مجموعة محدودة وموحدة من الحقائق. ويرى المؤلفان أن تحديد معرفة أساسية واحدة للجميع يفتقر إلى تبرير منهجي كافٍ وقد لا يلائم التغير. كما تفرض تحديات ضعف الدافعية وأزمات الصحة النفسية استجابات تعليمية. لذلك يقترحان الانتقال من نقل المعرفة والمهارة إلى دعم استمرار الإنسانية وتطورها، باعتباره تحولاً كبيراً في المهمة التعليمية.

ثانياً، تجاوز الحدود التخصصية والمهنية. تعكس تقسيمات المواد تقسيم العمل الصناعي، وتضعف ضرورة التمسك بها في ضوء تنظيم الدماغ للمعرفة وتداخل العلوم وتغير المجتمع واحتياجات النمو. فالتعلّم الموضوعي والقائم على المشروعات يدعم الربط والتطبيق المرن، والتداخل مصدر للابتكار، والمهن تتسع عبر مجالات مختلفة. وينبغي للتعليم تنمية الإنسان كله. وإلى جانب الرياضيات واللغات والفيزياء والجغرافيا والأحياء والكيمياء والحوسبة، يؤكد المؤلفان التربية البدنية والصحة وعلم النفس وعلوم الإدراك والأعصاب والاجتماع وغيرها من العلوم الإنسانية المرتبطة بالإنسان.

ثالثاً، توسيع طرائق التعليم إلى مقاربة شاملة لتشكيل الدماغ. يعدّ المؤلفان تنمية القدرة على التعلّم مهمة أساسية. فإضافة إلى التدريس، يدعم العمل العملي المعارف والمهارات، والتمرين الهوائي اللياقة وتنظيم المشاعر والذاكرة، والنوم الكافي الانتباه والمزاج والتعلّم، وقد تدعم الألعاب المبنية على مبادئ التعلّم الدافعية والكفاءة. ويناقشان أيضاً الأدوية والتغذية الراجعة العصبية والتحفيز الدماغي، المستخدمة حينئذ أساساً في العلاج والتأهيل ودعم صعوبات التعلّم. ويشترطان مراعاة السلامة والأخلاق عند مناقشة أي امتداد مستقبلي إلى تعزيز قدرات أشخاص من دون تشخيص مرضي.

وأخيراً، تجاوز الحدود التقنية لدعم تعلّم ينسجم مع الدماغ. فكثير من التطبيقات تركز على القدرات التقنية وجمع البيانات أكثر من حاجات التعلّم وتحليل البيانات وتحويلها إلى أدلة. وقد توفر علوم الدماغ نظريات ومؤشرات وأساليب للجمع والتحليل والتقييم والتدخل. ويمنح دمجها بإنترنت الأشياء والبيانات الضخمة والذكاء الاصطناعي، بدلاً من العزلة التقنية، أساساً أقوى للتعليم المستقبلي.

توفر مسيرة التطور البشري منظوراً آخر للكفاءات اللازمة لعالم غير متوقع. فعلى مدى ملايين السنين، ازداد حجم الدماغ وتحسنت القدرات وسرعة اكتساب المعارف. لكن المعرفة التي يكتسبها الفرد لا تُنقل وراثياً إلى ذريته. ولا يمتلك المولود، عدا السلوك الغريزي، معرفة صريحة باللغة أو الحركة أو العلاقات الاجتماعية، لكنه يمتلك قدرة قوية على تعلّم اللغة المحلية والتكيف مع البيئة والمجتمع والثقافة واكتساب مهارات البقاء. وقد أسهمت هذه القدرة في بقاء البشر وسط التغيرات البيئية، ولذلك ينبغي أن تكون كفاءة أساسية للمستقبل.

يسمي المؤلفان هذه الكفاءة «القدرة على التعلّم». ويربطان أصل المفهوم ببحث جاي فورستر في MIT عام 1965 بعنوان A New Corporate Design. وبحلول منتصف التسعينيات أصبح مؤثراً في الإدارة والثقافة المؤسسية. وهو أحدث نسبياً في التربية، حيث يوصف بمجموع الدافعية والمثابرة والقدرة والابتكار، شاملاً اكتساب المعرفة ومشاركتها وتطبيقها وإنتاجها. وتستحضر المقالة كتاب اليونسكو «تعلّم لتكون» لتؤكد أن الأمية المستقبلية تتعلق بعدم تعلّم كيفية التعلّم، لا بعدم القراءة وحده.

تعرض المقالة عدة نماذج. اقترح كلاكتون في جامعة بريستول عام 2002 أربعة عناصر، ترد هنا باسم 4R: الصمود، وحسن توظيف الموارد، والتأمل، والعلاقات. وأضاف مشروع ELLI نموذجاً من سبعة عناصر: التغير والتعلّم، والفضول النقدي، وصنع المعنى، والإبداع، وعلاقات التعلّم، والوعي الاستراتيجي، والصمود. وتذكر المقالة أيضاً أن الأستاذ كيربي في هارفارد وسّع المفهوم من خلال التدريس وكتاب Learning Power المنشور عام 2005، ليضم الدافعية والاتجاهات والأساليب والكفاءة والتفكير الابتكاري والإبداع.

استناداً إلى الأبحاث وعلوم الدماغ، يقترح المؤلفان ثلاثة مكونات: منظومة معرفية عضوية مترابطة، وقدرات معرفية قوية، ودافعية مستدامة. والمنظومة شبكة منظمة متعددة المستويات من المحسوس إلى المجرد، تربط المعرفة داخل المستويات وبينها، فتدعم سرعة الاكتساب والنقل والتطبيق والابتكار. وتُذكر القشرة الحسية الحركية والصدغية والفصيص الجداري السفلي بوصفها ركائز عصبية مهمة. وتشمل القدرات اختيار المعلومات بالانتباه، وتخزينها القصير، والتخطيط والاستدلال، والتحديث والكفّ التنفيذي، والحفظ والتحويل الطويلين، والمراقبة فوق المعرفية؛ وترتبط بالقشرة الجبهية الأمامية وشبكات التحكم التنفيذي. أما الدافعية فتضم منظومة حماس وفضول ونمو، ومنظومة لضبط المشاعر والاندفاع وتأجيل الإشباع والصمود، ومنظومة توجه نحو الغاية والمعنى والتميز. ويربطها المؤلفان بالتفاعل بين المنظومة الحوفية الأقدم والمناطق الجبهية الإنسية الأحدث تطوراً.

يصف المؤلفان القدرة على التعلّم بأنها مهمة للتحصيل ولنتائج بعيدة تشمل العمل والدخل والرضا والصحة وطول العمر. ويريان أن إطاراً مستنداً إلى الدماغ قد يلبي حاجات حاضرة ويُعدّ للمستقبل، ويوفق بين الأهداف القريبة والبعيدة وبين النجاح في الامتحانات والنمو الشامل.

أولاً، يساعد التعلّم حسب الحاجة على بناء منظومات معرفية مترابطة. وتستند المقالة إلى نظرية غاردنر للذكاءات المتعددة لتصف نقاط قوة محتملة في اللغة والمنطق والرياضيات والمكان والموسيقى والحركة والعلاقات وفهم الذات والطبيعة. كما يختلف الطلاب في المعرفة السابقة وطرائق التعلّم المفضلة والاهتمامات والمستوى. ويمكن لاختيار المحتوى وفق الخلفية وتكييف الأساليب مع الفروق أن يجعل الموارد أكثر استهدافاً وكفاءة ويقلل هدر الوقت والجهد.

ثانياً، يستجيب لقدرات كل طفل ويوفر دعماً موجهاً. يستطيع المعلم تحديد تحديات ومساندة مناسبة. ويمكن للطلاب ذوي صعوبات التعلّم الحصول على موارد إضافية للحاق بالتقدم، وللمتفوقين مهام أعمق وفرص تنمي إمكاناتهم. ويساعد التقييم على تحديد الاحتياجات ونقاط القوة، بهدف الجمع بين نمو متوازن ومزايا مميزة.

وأخيراً، قد يعزز الدافعية والاهتمام. فالخطط الملائمة لنقاط القوة تمنح الطالب اعترافاً بتميزه. ويساعد تصميم المحتوى والأساليب حول الاهتمامات والدوافع الداخلية على الحماس والمبادرة. كما تلبي العلاقات الداعمة والبيئة التعليمية الحاجات النفسية والعاطفية. وبدلاً من المنافسة المتشابهة المدفوعة بالترتيب والقبول، يمكن للتخصيص تنمية رغبة داخلية مستدامة في التعلّم والتطور.

يساعد توافق المحتوى والتحدي والطريقة إذن على بناء المعرفة المترابطة، وقد يقوّي التقييم والدعم الموجهان القدرات المعرفية، كما يعزز ربط التعلّم بالغايات والقيم الاهتمام والدافعية. لذلك يرى المؤلفان التعلّم حسب الحاجة وسيلة لتنمية القدرة على التعلّم واتجاهاً مهماً للمستقبل.

من أهداف التعلّم الرئيسية بناء معرفة عضوية تتسم بالتجزئة الوظيفية والتدرج والبنية. ويمكن ترتيب المواد وفق التشابه والروابط، واستخدام وحدات كبيرة وتعلّم عابر للموضوعات ومشروعات وتجميعات وخرائط ذهنية. والأهم هو الانتقال من تقديم المعلم إلى بناء الطالب، ومن المدخلات إلى المخرجات. فتفسير الأفكار بطريقة فاينمان وإنجاز مهام تكاملية قد يكشف الروابط وينظم المعرفة بالاستناد إلى الخلفية السابقة. ويؤكد المؤلفان أيضاً التعلّم المتباعد والاسترجاع بالاختبار باعتبارهما أسلوبين فعالين لم يُستخدما بما يكفي.

تنتقد المقالة محدودية الاهتمام بتنمية القدرات المعرفية في التعليم الصيني آنذاك. فعدا بعض المدارس التي تستخدم التقييم لاكتشاف المواهب، ظل التحصيل والمسابقات محوراً. وتذكر أربعة أسباب: الاعتماد التاريخي على الامتحان، والاعتقاد بثبات القدرة وراثياً، وافتراض كفاية التدريس المعتاد، وضعف الإلمام بالتعريفات والأدوات والأساليب الموجهة. ويتطلب التطوير فهم أهمية الإدراك ومسار نموه والعوامل المؤثرة، مع إتقان القياس والتدريب. وتُناقش المرحلة الابتدائية كفترة مهمة لنمو الجبهة الأمامية والانتباه والذاكرة العاملة. ويدعو المؤلفان إلى تقييم القدرة وتقديم الدعم، ويستشهدان بأبحاث ترى أن تدريب الذاكرة العاملة المستمر، مع الاهتمام بالصدق البيئي وانتقال الأثر، قد يحسن الإدراك والتحصيل.

ينبغي أيضاً مراعاة الدماغ في تنمية الدافعية. تصف المقالة مسارات الدوبامين المرتبطة بالتوقع والتعلّم والقرار والمتعة، ومسارات السيروتونين المرتبطة بالحالة الوجدانية والتي قد يرتبط اضطرابها بالاكتئاب والاندفاع وإساءة استخدام الكحول والسلوك الانتحاري والعدوان والعنف، ومحور الوطاء والنخامى والكظر HPA المرتبط بالضغط واستجاباته، والمؤثر في الهضم والمناعة والمزاج والأيض والسلوك الجنسي. وتسهم هذه المنظومات في الاقتراب والتجنب. ويؤثر الإعجاب والنفور في تكرار السلوك، وقد يثير المجهول الفضول وتجنب المخاطر معاً. وينظم ضبط الذات الدافعية وفق الأهداف، بينما تدعم العادات سلوكاً ثابتاً مكتسباً بالتكرار لا يعتمد على مكافأة أو عقوبة فورية. ويولّد تفاعل هذه الآليات مع الخبرات أنماطاً فردية معقدة.

يقترح هذا المنظور عدة مداخل. أولاً، إعطاء الدافعية والمشاعر اهتماماً يوازي المعرفة والقدرة أو يفوقهما، لا الاقتصار على الأزمات النفسية. ثانياً، تنمية الاهتمام الداخلي مع كفاءة التدريس، عبر ربط الحياة الواقعية والتحدي المناسب والتغذية الراجعة الإيجابية وبيئة تشجع الابتكار وتتقبل الإخفاق. ثالثاً، الاهتمام بالتخطيط المهني والقيم طوال مراحل التعلّم لأنها تحدد الاتجاه والدافع والمسار الفردي. رابعاً، الاستعانة بغايات مثل الأفق العالمي والانتماء الوطني والمجتمعي واستكشاف المجهول والابتكار والمساواة ورعاية الآخرين. خامساً، الجمع بين المكافأة والعواقب والعادات وضبط الذات لاستدامة الدافعية ومرونتها. سادساً، مرافقة المعرفة بالدافعية بتنمية المهارات الاجتماعية والعاطفية كي تصبح الرغبة في التعلّم عادة ذاتية.

للتربية البدنية أيضاً موقع أساسي. يرتبط النشاط، خصوصاً الهوائي، باللياقة والتحصيل والصحة النفسية. وتستشهد المقالة بأبحاث على اليافعين تربط التمرين بالقراءة والرياضيات والمعدل الدراسي والإدراك. وتناقش العامل العصبي المشتق من الدماغ BDNF ونمو الحُصين كآليات محتملة للذاكرة. وقد يدعم التمرين تنظيم المشاعر وتخفيف الضغط عبر التغيرات الفسيولوجية، ومنها الدوبامين والسيروتونين، والتحول من الخبرات السلبية إلى الإيجابية. وتنقل المقالة إرشادات منظمة الصحة العالمية للفئة من 5 إلى 17 عاماً، واصفة 60 دقيقة يومياً من النشاط المتوسط إلى الشديد، أساسه الهوائي، مع نشاط هوائي شديد وتمارين تقوية العضلات والعظام في ثلاثة أيام أسبوعياً على الأقل.

تقدم علوم الدماغ والإدراك بذلك رؤى نظرية وعملية للقدرة على التعلّم. ويرى المؤلفان ضرورة مراعاة آليات الدماغ في السياسات والمناهج والأساليب والتقييم.

إلى جانب فهم وظائف الدماغ وإعادة تحديد الأهداف، تساعد علومه على توجيه تطوير التكنولوجيا. فمعرفة النمو والتعلّم والذاكرة تؤثر في تصورات الإداريين والمعلمين والطلاب وأفعالهم وسياساتهم. ويمكنها توجيه تطبيقات الذكاء والواقع الافتراضي، من مفاهيم المنتجات ووظائفها ومؤشراتها إلى جمع البيانات الموجه وبناء النماذج والتحقق التجريبي.

وقد تسهم أيضاً في التقييم والتدريب. يتيح الجمع بين التقييم المعرفي والتصوير العصبي قياساً أدق لوظائف الدماغ والقدرات. وتستند المقالة إلى تصور أندرسون عام 1982 لنمو المهارات، وتصنيف غلاسر وزملائه عام 1985 لأبعادها. وتشمل المقاييس اكتساب المعرفة وتنظيمها وبنيتها، وعمق تمثيل المشكلة، والنماذج الذهنية، وما وراء المعرفة، وتلقائية إنجاز المهام، وكفاءة الإجراءات. وقد تدعم تقييماً أعمق للمعرفة والمهارات. ويمكن بحث الدافعية بالاستبيانات والأساليب الإسقاطية والارتباط الضمني والتصوير العصبي. ويتصور المؤلفان دمج ذلك بالذكاء والبيانات والواقع الافتراضي لتحسين دقة التقييم والدعم وأثرهما.

وأخيراً، يصف المؤلفان التعليم بأنه تشكيل للدماغ ويناقشان التعديل الموجه. ويذكران أساليب يقدمانها بوصفها أقل تدخلاً نسبياً، منها التصوير والتحفيز غير الباضع والواجهات الدماغية، إلى جانب أدوية عصبية معينة، ويناقشان تطبيقاتها الطبية في الاضطرابات والإدراك والمشاعر، وإمكاناتها المستقبلية لصعوبات التعلّم أو التعزيز المعرفي. ويتناولان أيضاً الواجهات والتحفيز الباضعين، بما يشمل الضوء والكهرباء والصوت والمغناطيسية وعلم البصريات الوراثي، وتدخلات بالنواقل العصبية والهرمونات. وتبقى الاستخدامات التعليمية المقترحة استشرافية ومشروطة صراحة بحل مسائل السلامة والأخلاق.

تورد المقالة رأي كومار مورتي، مدير معهد فيلدز لأبحاث العلوم الرياضية آنذاك، بأن الفرص تتجاوز التقنية والتخصصات إلى تجديد التعليم عالمياً. ويعرض تقرير المنتدى الاقتصادي العالمي في أبريل 2024 تعزيز أدوار المعلمين وأتمتة بعض أعمالهم. وتشمل الأتمتة المحتملة إعداد قوائم الكتب والدوريات والمواد السمعية البصرية، والتحقق من الحقائق والتواريخ والإحصاءات بمراجع معيارية، وتصحيح الواجبات والاختبارات وحساب نتائجها وتسجيلها. وقد يدعم التعزيز تحليل الأداء لتقييم النظم والمواد، وتصميم منتجات ووسائل دعم إلكترونية، وإعداد أوراق العمل والاختبارات، وتوزيع مهام المساعدين والمتطوعين. فيتسع وقت المعلم لتصميم المناهج وتحسين التدريس والدعم الاجتماعي والعاطفي والإرشاد الفردي والتواصل مع الأسر.

وتحذر المقالة من سوء الاستخدام. فقد يحول التوجه الامتحاني الضيق الذكاء الاصطناعي إلى آلة تدريب فعالة، تجزئ المعرفة وتطابقها بالتمارين من دون بناء منظومة مترابطة، فتنتج تعلّماً موحداً لا يستجيب للفروق. وقد تتكدس البيانات في جزر معزولة أو تفشل في إنتاج أدلة مفيدة لغياب التحليل المنهجي، فتهدر الموارد. وقد تُستخدم التقنية للمراقبة المستمرة للمعلمين والطلاب، فتزيد الضغط وانعدام الأمان وربما تعيق التعلّم.

يوفر الواقع الافتراضي والألعاب إمكانات أخرى. فالبيئات المحاكاة تتيح خبرات مجسدة لا تنقلها الكلمات وحدها، وتربط المحسوس بالمجرد. ومع الذكاء التوليدي، قد تمثل عوالم تتناول الكمية والهندسة والفيزياء والكيمياء والأحياء والسياسة والاقتصاد والتاريخ والمجتمع وعلم النفس، فيتعلم الطلاب بالتفاعل. وقد يحسن التقييم والتدريب عبر الألعاب الافتراضية الصدق البيئي وانتقال الأثر. وتزيد جودة الصوت والصورة والانغماس والاستجابة الفورية الاهتمام والدافعية، لكنها قد تحمل أيضاً خطر الاستخدام القهري. ويتصور المؤلفان محاكاة الضغوط البدنية والاجتماعية لتنمية المرونة، وخبرات نجاح شخصية لدعم الثقة والدافعية.

قد تساعد هذه التطورات مجتمعة في إعادة تعريف التعليم، وجعل القدرة على التعلّم محوره، وتوفير أساليب مستندة إلى الدماغ ومسارات شخصية وتقنيات منسجمة معها. ويرى المؤلفان في ذلك سنداً شاملاً لتحوّل التعليم المستقبلي.

مسارات تطبيق التعليم المبتكر

يتطلب نقل النظرية إلى الممارسة تنسيق الحكومات والإدارة التعليمية والباحثين والمعلمين والطلاب والأسر والمتخصصين في تقنيات التعليم.

ختاماً، تسرّع علوم الدماغ والذكاء الاصطناعي التقدم والتحوّل الاجتماعي وتفرض متطلبات وتحديات جديدة. وعلى التعليم دعم التطور البشري والاستجابة سريعاً. وقد يمنح فهم الذكاء ونمو الدماغ والتعلّم والذاكرة والدافعية والمشاعر، مع أبحاث التقييم والتعديل والدمج المناسب للذكاء الاصطناعي، أهدافاً أوضح ومسارات عملية وأدوات داعمة. ويقدم المؤلفان هذا التكامل أساساً لنقل التعليم المستقبلي إلى الواقع.

المصدر: مجلة «الآفاق الأكاديمية»، العدد 17 لعام 2024.

المؤلفان: شيويه قوي وليو ده جيان.

المصادر والملاحظات التحريرية

رُوجع المتن الأصلي المنشور على موقع الكرسي ونبذتا المؤلفَين بمقارنتهما بالمقالة الرسمية للمجلة المنشورة في 18 سبتمبر 2024. وكانت فقرتا التقييم وتطوير التكنولوجيا مكررتين في أرشيف الكرسي؛ أُبقيت كل منهما مرة واحدة. ويمكن الرجوع إلى الإحالات المرقمة وقائمة المراجع والملخص الإنجليزي الأصلي في ملف المقالة الكامل، المؤلف من 17 صفحة، من الصفحة 24 إلى 40، لدى مركز CIT. والصورة معاينة كاملة للصفحة الأولى من الملف، وليست صورة فوتوغرافية من المقالة. أما صفحة معهد التعلّم الذكي التي ظهرت في البحث فهي حصيلة سنوية تذكر المقالة؛ ولم تُستخدم صورها غير المتعلقة بهذا النص.

• المقالة الرسمية للمجلة — نُشرت في 18 سبتمبر 2024
• أرشيف CIT الرسمي — المقالة الكاملة في ملف PDF من 17 صفحة
• عدد المجلة — العدد 17 لعام 2024
• حصيلة معهد التعلّم الذكي السنوية — الإشارة إلى هذه المقالة
• إعلان Neuralink المؤرخ في 17 سبتمبر 2024
• إدارة الغذاء والدواء الأمريكية: برنامج الأجهزة الاختراقية