Читать книгу "Новые миры образования: Трансформация обучения в эпоху искусственного интеллекта"

Как преподавать всё для всех

Когда появляется новая актуальная технология, такая как GPT-4, важно использовать ее не просто потому, что она «крутая». Нужно думать о том, какие важные проблемы она может решить. Ликвидировать пробелы в обучении? Обеспечить доступ к качественному образованию независимо от географических, экономических или социальных ограничений? Заменить универсальный подход, чтобы удовлетворить разнообразные потребности и стили обучения каждого учащегося, где бы он ни находился? Решить проблему недостатка высококачественных ресурсов в системах образования по всему миру, особенно в непопулярных и отдаленных районах? Решить проблему запоминания пройденного материала? Сэкономить время учителей и оказать им более эффективную поддержку, предотвращая переработки и выгорание?

Что было бы, если бы каждый учащийся на планете имел доступ:

● к персональному ИИ-репетитору;

● ИИ, который может писать вместе с учащимися;

● ИИ, который может дискутировать на любые темы;

● ИИ, который будет подстраиваться под сильные стороны ученика и восполнять его пробелы в обучении;

● ИИ, предлагающему новые, эффективные способы освоения материала;

● ИИ, который учит воспринимать искусство по-новому и раскрывать собственные творческие способности;

● ИИ, открывающему ученикам глаза на историю и литературу?

Идеи, возникшие у нас во время ИИ-хакатона, помогли нам начать вырабатывать новые представления об образовании. Наши команды исследования пользователей, дизайна и разработки приступили к разработке нового вида ИИ-репетитора на базе технологии GPT, который будет работать вместе с учащимися, отрабатывая детали по каждому предмету, а также ИИ-помощника для учителей.

В конце 2022 – начале 2023 г. мы решили, что Академия Хана должна стать первой образовательной платформой, в которой будет внедрена технология GPT-4 – еще до ее запуска. Впрочем, важнее всего было не выйти на рынок первыми, а обеспечить мощный, эффективный и безопасный опыт. Для этого нам нужно было лучше узнать технологию, выяснить ее возможности и пределы. Было совершенно очевидно, что автономный GPT-4 действительно хорошо отвечает на вопросы. Он делает много фактических и математических ошибок, но гораздо меньше, чем GPT 3.5, на котором работала исходная версия ChatGPT. Мы расширяли границы его возможностей, бесконечно испытывали его и провели бесчисленное количество часов, исправляя его ошибки с помощью улучшенных промтов и инфраструктуры, включая привязку к контенту Академии Хана. Для нашего ИИ-репетитора недостаточно было просто отвечать на вопросы. Он должен был, как хороший репетитор, задавать вопросы учащимся. Мы потратили много часов, пробуя разные запросы, чтобы ИИ начал работать, как сократовский репетитор, задавая наводящие вопросы, но не выдавая ответов, а это нелегко даже для репетитора-человека.

Одно из примечательных свойств GPT-4 – его «управляемость», особенно по сравнению с GPT-3.5 и другими, более ранними большими языковыми моделями. Это способность настраивать технологию так, чтобы она делала то, что мы хотим. Например, мы пытались заставить GPT-3.5 действовать как репетитор, но сколько бы мы ни просили его не давать ответы, он часто их давал, причем не всегда правильные. В отличие от него, GPT-4 смог неплохо войти в роль репетитора после простых промтов типа: «Ты – сократовский преподаватель. Я – твой ученик. Не давай мне ответов».

Теперь мы знали, что GPT-4 способен подражать репетитору. Нам нужно было настроить его так, чтобы он мог работать с миллионами учащихся. Мы бились над настройками, предугадывая крайние случаи, с которыми может столкнуться ИИ-репетитор, работая с широкой аудиторией – особенно с озорными учениками средней школы. Нам нужно было убедиться, что он не будет вступать в неуместные разговоры, и мы разработали точные требования к его тону и стилистике. У нас были сжатые сроки. OpenAI хотела запустить GPT-4 в марте 2023 г., и Академия Хана должна была запустить нашего ИИ-репетитора и ассистента в тот же день, чтобы продемонстрировать дружественные – социально положительные – возможности технологии. И еще важнее было то, что мы предлагали нечто содержательное, продуманное, увлекательное и безопасное.

Пятнадцатого марта 2023 г. мы познакомили учащихся, родителей и преподавателей всего мира с ИИ-помощником (к этому моменту он уже назывался Ханмиго), интегрированным во все, что делает Академия Хана. Платформа предлагала совершенно новый процесс образования, и в том числе она предоставляла персонализированного, терпеливого репетитора, который сфокусирован на интересах и трудностях учащихся, помогая педагогам лучше понять, как оказать всестороннюю поддержку своим ученикам.

У нас получился отличный старт, но это было лишь начало. Платформа могла не только служить репетитором, но и имитировать литературные и исторические фигуры. Она могла вовлекать учащихся в дебаты. Она могла выступать в роли консультанта по профориентации и карьерного тренера. Она могла устанавливать длительные связи с учащимися, не только поддерживая их в учебе, но и проверяя их, помогая им ставить цели и мягко контролируя достижение этих целей. В перспективе она могла облегчать взаимодействие в группах учащихся. Мы разрабатывали применение ИИ для практических занятий с симуляторами, созданными с помощью Ханмиго, и их оценивания. Мы понимали, что эта технология может улучшить и обогатить обучение любым навыкам и любым предметным областям так, как ни один другой инструмент.

Появление ИИ-репетитора

Лучший способ обучения, известный с незапамятных времен, – обучение один на один, то есть наставничество, в собственном темпе и ритме учащихся. Именно так Александр Македонский общался со своим учителем, Аристотелем. Если Александр испытывал трудности, Аристотель, вероятно, замедлял темп. Если Александр проявлял особый талант к предмету военной тактике, Аристотель, скорее всего, ускорял темп обучения или углублялся в материал. Благодаря такому индивидуальному подходу ученик постоянно занимается с пользой – так было в глубоком прошлом и так происходит сегодня. Лучшие спортсмены и музыканты занимаются индивидуально. Но достичь такого уровня в условиях работы одного преподавателя с 30 учащимися одновременно невозможно без поддержки ассистентов или технологий.

В XVIII в. возникла утопическая идея массового государственного образования для всех. Невозможно было дать каждому ученику персонального репетитора, поэтому учащихся объединяли в группы по 30 человек и учили по стандартным программам, обычно состоявшим из лекций с периодическим оцениванием. Эта система не идеальна, но она значительно повысила общий уровень образования в тех странах, которые вкладывали в нее средства. Благодаря ей вырос уровень грамотности во всем мире – и уровень образования в целом. Тем не менее для большинства учащихся такой подход неоптимален. Традиционные занятия в фиксированном темпе заставляют студентов переходить к более сложным темам, даже если они еще не освоили базовые. В их знаниях появляются пробелы, которые со временем накапливаются. Последствия этих пробелов мы видим во всех классах и во всех сферах обучения. В США большинство учащихся, включая тех, кто получил среднее образование и поступает в колледж, не знает математику на уровне, необходимом для колледжа. В возрасте 18 или 19 лет колледжи сообщают этим абитуриентам, что у них слишком много пробелов в знании алгебры и они должны пройти подготовительные курсы по алгебре на уровне средней школы. Три четверти выпускников средней школы не владеют базовыми навыками письма.

В 1984 г. известный психолог и исследователь из Чикагского университета Бенджамин Блум попытался количественно оценить, каким мог бы быть эффект большей персонализации обучения и перехода на индивидуальное обучение. Блум сравнил результаты стандартного обучения с результатами студентов, которые занимались с хорошим репетитором. Хороший репетитор – это заботливый и внимательный преподаватель, который ставит четкие цели обучения, выставляет оценки и дает обратную связь до тех пор, пока учащиеся не продемонстрируют реальное усвоение материала.

Это тесно связано с понятием «обучения, основанного на мастерстве», которое подразумевает постоянное предоставление ученикам возможности и стимула устранять любые пробелы в своих знаниях или навыках. При традиционном обучении, которое до сих пор является нормой в большинстве школ, преподаватели обучают учеников в определенном темпе и каждые несколько недель дают им контрольную работу или тест. Даже если ученики набирают 80 % за тест, класс переходит к следующей теме, а 20 %-ный пробел, который был выявлен на последнем экзамене, сохраняется. Этот процесс продолжается годами, ученики накапливают пробелы, а потом мы удивляемся, когда у них возникают проблемы с алгеброй или анализом. Учащийся может быть умным и трудолюбивым, но о какой алгебре можно говорить, если у него серьезные проблемы с дробями или функциями? Только если у учащихся есть время на то, чтобы выявить и устранить эти пробелы, появляется прочный фундамент знаний, который впоследствии позволяет учиться быстрее. Повторяю, что в традиционной школьной системе с одним преподавателем и 30 учениками, у каждого из которых свои пробелы и темпы обучения, справиться с этой задачей без поддержки чрезвычайно сложно.

В итоговой работе, в которой Блум описал так называемую проблему двух сигм, были сформулированы преимущества индивидуального обучения. Блум писал, что если студент работает над освоением темы или навыка с репетитором, то он получит улучшение на два стандартных отклонения (две сигмы) – огромный рост, который поднимет человека с 50-го процентиля примерно до 96-го.

Он назвал это проблемой, потому что существующие системы образования не могут масштабировать групповое обучение описанным образом, и повышение успеваемости на две сигмы недоступно для большинства учащихся. Семьи среднего и богатого класса решают эту проблему, предоставляя своим детям индивидуальное обучение.

На протяжении многих лет я говорил о том, что независимо от социально-экономического статуса школы должны предоставлять равный доступ к такому уровню персонализации. Мы в Академии Хана всегда стремились к тому, чтобы стать именно таким репетитором для всех. И когда я говорю «репетитор», я имею в виду такого репетитора, каким был Аристотель для Александра Македонского. Это не просто человек, который помогает вам с домашним заданием или немного подталкивает вас, хотя и то и другое очень ценно. Я хочу создать такой вид репетиторства, при котором ученик сможет довериться и наладить отношения с репетитором, который будет хорошо понимать, что ученик знает и чего не знает. Наш репетитор понимает, что мотивирует ученика, и использует это для точной настройки его образования. Более того, репетитор использует то, что он знает об ученике, для поддержки учителей и родителей. Лучшие репетиторы делают обучение по-настоящему ориентированным на ученика, непосредственно взаимодействуя с ним и помогая педагогам повысить уровень персонализации.

Наша платформа смогла приблизить этот опыт к реальности с помощью таких инструментов, как видео по запросу и персонализированные упражнения, которые позволяют учащимся прорабатывать темы в удобное для них время и в удобном для них темпе, получать немедленную обратную связь и ликвидировать пробелы. Все это было дополнено информационными панелями для учителей и администраторов, чтобы те знали, в каком положении находятся их ученики и какая поддержка им нужна для оптимизации обучения и вовлеченности. Еще до появления компьютеров существовали методы, которые позволяли педагогам переходить от традиционных методов с фиксированным темпом обучения к более персонализированным темпам – и высокому качеству обучения. Более 50 исследований эффективности работы преподавателей показали, что студенты, с которыми занимались индивидуально по 30–60 минут в неделю, ускорялись на 20–60 %. В таких школах, как Khan Lab School и Khan World School, которые ориентированы на полноценное обучение, ученики за год осваивают полутора-трехлетние программы по математике.

Но какой бы фундаментальный сдвиг в обучении ни обеспечивала Академия Хана, наша платформа оставалась ограниченной в своих возможностях. Если учащийся хотел выйти за рамки видео и упражнений, ему мало что можно было предложить. Платформа не могла задавать дополнительные вопросы, чтобы улучшить его понимание темы или объяснить, как тема связана с жизнью. Наше оценивание было ограничено возможностями тестов с вводом или выбором ответов, хотя некоторые темы могли бы выиграть от более открытых подходов к оцениванию. Теоретически мы могли внедрить на сайте базовую функциональность постановки и отслеживания достижения целей, но это не заменило бы встречи с заботливым репетитором. И тут появился GPT-4.

Я быстро понял, что новая технология может помочь нам устранить все эти недостатки. К счастью, я не был одинок. Получив доступ к GPT-4, почти все в нашей команде увидели ее потенциал. Но чем больше мы использовали эту технологию, тем больше мы понимали, что какой бы мощной ни была GPT-4, ей все равно нужны продуманные ограничения и правила, чтобы стать по-настоящему эффективной.

Именно для такого сотрудничества руководство OpenAI обратилось к нам как к потенциальному партнеру. Теперь Грег Брокман считает, что последнее поколение больших языковых моделей способно принести самую значимую пользу образованию за всю его историю. «GPT объединила людей, занимающихся научными исследованиями и инженерным делом, чтобы создать масштабное начинание, которое окажет огромное воздействие», – говорит он. По его мнению, одним из лучших способов добиться этого было создание системы ИИ, способной предоставить каждому учащемуся на Земле персонального наставника – не просто репетитора, а своего рода «сверхрепетитора», который мог бы обеспечить тот самый толчок в две сигмы.

Жизнь научила меня тому, что возможности изменить мир появляются не каждый день, но, если это происходит, вы должны постараться использовать их как можно лучше. Когда появился генеративный ИИ, я почувствовал, что мы находимся в дразнящей близости от священного Грааля образования – ИИ, который при наличии соответствующих ограничений и правил может сделать процесс обучения значительно более эффективным для миллионов учащихся.

Академия Хана решила полностью инвестировать в эту технологию. Наша цель при создании Ханмиго заключалась в том, что, добавив генеративный ИИ к существующему процессу обучения, мы могли бы решить проблему двух сигм Блума и в итоге масштабировать ее для на каждый класс, каждого учителя и каждого ученика на планете.

Мы запустили Ханмиго одновременно с GPT-4, не зная, как на него отреагирует мир. Изначально ChatGPT вызвал негативную реакцию со стороны преподавателей, в первую очередь из-за того, что он позволял списывать. Мы надеялись, что наша новая платформа, использующая более совершенную модель и обладающая значительной функциональностью для предотвращения списывания, обеспечения прозрачности для преподавателей и безопасного и продуктивного взаимодействия с учениками, избежит такой участи.

К счастью, к этому моменту преподаватели потихоньку одумались и начали понимать: несмотря на то, что ChatGPT создает реальные проблемы для образования, это не значит, что нужно запрещать технологию, лежащую в его основе. Это особенно важно, потому что студентам, скорее всего, придется работать с подобными технологиями в своей будущей карьере. Кроме того, сами учителя уже начали использовать эту технологию при планировании уроков и проведении исследований. К марту 2023 г. стало ясно, что им нужен инструмент, использующий возможности технологии ChatGPT для образования, реализованный с учетом особенностей обучения и поддержки учителей.

Когда мы публично представили Ханмиго, мы получили ошеломляющую поддержку со стороны образовательного сообщества, включая многие школьные округа, которые когда-то запрещали ChatGPT. Они были рады видеть организацию, которая внедряет базовый ИИ GPT-4 безопасным, эффективным, продуманным и педагогически обоснованным способом.

На практике это означает, что, если ученику нужна помощь в математическом вопросе, он может попросить помощи у Ханмиго, но ИИ не скажет ему ответ, а проведет его через проблему, как сделал бы хороший репетитор.

УЧЕНИК. У меня проблемы с многочленами. Объясните, пожалуйста, как найти степень и ведущий коэффициент этого многочлена:

3х²–5х² + 2.

ХАНМИГО. Нет проблем! Давай разберемся. Степень многочлена – это наибольшая степень переменной (в данном случае x) в многочлене. Ведущий коэффициент – это число перед переменной с наибольшей степенью. Глядя на наш многочлен, можешь определить переменную с наибольшей степенью и число перед ней?

Если ученик ошибется на следующем шаге, Ханмиго ответит:

– Близко, но не совсем! Помни, мы ищем наибольшую степень x в многочлене. Давай попробуем еще раз вместе.

Ханмиго может работать с учениками по любому предмету, включая историю, химию, физику и искусство. Помимо помощи в изучении предмета он может мотивировать учащихся, проводить тесты, обобщать видео и подстраиваться под их нужды в режиме реального времени. Он предлагает динамичные и конкретные поощрения, обеспечивая комфорт, взаимопонимание и доверие. Язык, на котором ИИ-репетитор общается с учеником, естественен и человечен. Если учащийся не слишком в себе уверен, Ханмиго говорит ему, например:

– У тебя неплохо получается! Не волнуйся, если поначалу у тебя будут возникать трудности. Это немного сложнее. Давай попробуем новый подход?

В отличие от ChatGPT, Ханмиго также запоминает предыдущие обсуждения, то есть в разговоре вы можете ссылаться на предыдущие сеансы общения с ИИ-репетитором. Например, если ученик, изучающий основные уравнения алгебры, в конце концов спросит Ханмиго:

– Почему меня вообще должно это волновать?

ИИ-репетитор может ответить:

– А что тебя волнует?

УЧЕНИК. Только не математика! Я бы лучше поговорил о футболе!

ХАНМИГО. Хорошо! Допустим, ты футбольный тренер и хочешь смоделировать количество голов, забитых вашей командой, в зависимости от количества часов тренировок в неделю. Ты придумал следующий многочлен:

3х²–5х² + 2.

Сможешь определить степень этого многочлена и ведущий коэффициент?

Несколько дней спустя, когда тот же ученик будет работать над проектом по истории с Ханмиго и ему понадобится помощь в понимании концепции федерализма, ИИ-репетитор вспомнит, что студент неравнодушен к футболу.

ХАНМИГО. Представь себе футбольную команду. Давай подумаем о различных способах управления ею. Управляет ли команда сама собой, как ей заблагорассудится, занимаясь своими делами? Или же командой управляет центральный орган?

Федерализм – это система государственного устройства, при которой власть разделена между центральным органом и более мелкими политическими единицами, такими как штаты или провинции.

ИИ фиксирует для себя, какой язык вам нравится – формальный или более разговорный, он учитывает, предпочитаете вы короткие ответы или длинные, он запоминает, что вас больше всего мотивирует, и использует это для поддержания интереса. Другими словами, ИИ помнит обо всех ваших предпочтениях и может сообщать о ваших успехах родителям и учителям.

Во многом возможности Ханмиго напоминают то, что я делал для поддержки студентов в школе Khan Lab или со своими собственными детьми. До Ханмиго, когда мои ученики испытывали трудности, я помогал им обдумать вопрос. Иногда я задавал им дополнительные вопросы. Если они смотрели видео или читали статью, я пытался проверить их понимание. Иногда я объяснял, как одно связано с другим. Если они не знали, над чем работать дальше, я выделял области, требующие проработки, и предлагал упражнения для устранения этих пробелов. Появление ИИ-репетитора означает, что теперь каждый ученик может получить настолько же персонализированное обучение. Ханмиго проводит учащихся через сложные вопросы и задает дополнительные. Сегодня они могут спросить Ханмиго, над чем им нужно поработать, и, основываясь на текущей памяти об их успехах, ИИ-репетитор предложит им свои рекомендации, вовлечет в дискуссию, предложит дополнительную информацию, викторины и тесты. ИИ-репетитор встречается с учениками прямо на их границе обучения, в их зоне ближайшего развития[10]10
  Согласно Льву Выготскому, зона ближайшего развития – это пространство задач, которые учащийся не может освоить самостоятельно, но способен освоить с помощью преподавателя. – Прим. пер.


[Закрыть], на уровне, который нагружает их, не являясь ни слишком легким, ни слишком трудным, а находится прямо в этой «зоне Златовласки»[11]11
  Она же – зона обитаемости, область вокруг звезды, где условия оптимальны для существования жидкой воды на поверхности планеты. Используется автором в переносном смысле. – Прим. пер.


[Закрыть]. А главное, ученикам приятно чувствовать, что они непосредственно участвуют в этом процессе.

Чтобы понять, насколько значительна данная смена парадигмы, давайте вернемся к тесту Тьюринга. В случае с Ханмиго мы имеем ИИ, который трудно отличить от сильного репетитора-человека. Благодаря поколению больших языковых моделей мы можем перейти от подобия репетитора, созданного с помощью персонализированных рекомендаций, видео и практики, основанной на мастерстве (когда у студентов есть неограниченное число попыток, чтобы продемонстрировать свои достижения, учитывая огромное количество возможных вопросов в распоряжении системы), к настоящему, хотя и основанному на ИИ, репетитору, поддерживающему это мастерство. Мы предлагаем студентам не просто свободу двигаться вперед и назад в собственном темпе, а такую поддержку, какую может оказать только человек-репетитор. К тому же ИИ развивает у них логическое мышление, вовлекая в сократовские диалоги на протяжении всего процесса обучения.

Один репортер скептически отнесся к тому, как Ханмиго может обсуждать политические темы.

– Давайте попробуем вместе, – предложил я.

Я запустил Ханмиго и открыл задание: «Обучение гуманитарным наукам».

Репортер предложил для эксперимента изобразить студента, который яростно выступает за контроль над оружием и считает, что Вторая поправка сегодня не имеет смысла. Я набрал в Ханмиго:

– Зачем нам Вторая поправка? Это же безумие!

Ханмиго ответил:

– Как ты думаешь, зачем основатели придумали Вторую поправку?

Это не опровергло и не подкрепило мнение нашего воображаемого студента, но заставило его глубже задуматься над вопросом. Я написал:

– Они пытались отстоять независимость от Англии, которая не хотела, чтобы они были вооружены. Они считали, что право носить оружие и иметь ополчение может обеспечить им сохранение независимости. Но это были другие времена!

Ханмиго ответил:

– Это неплохое объяснение. Да, это были другие времена. Как ты думаешь, почему Вторая поправка сохранялась так долго?

Он продолжал подталкивать ученика к более глубокому размышлению над проблемой. На месте Ханмиго большинство учителей или наставников скорее продемонстрировали бы собственные убеждения или спроецировали бы их на собеседника. Репортер был впечатлен. Ханмиго бросает студенту продуктивный вызов – в нем гораздо меньше предвзятости, чем в обычном классе, и он действительно побуждает думать! Например, после задания по чтению он может спросить:

– Что ты думаешь об этом сочинении?

Вдумчиво задавая вопросы и ведя диалог, Ханмиго вместе с учеником погружается в тему и раскрывает ее скрытое содержание. Это позволяет учащимся активно участвовать в процессе обучения. При этом ИИ задает прощупывающие вопросы, которые опровергают предвзятости, проясняют концепции и побуждают к более глубокому изучению материала. ИИ-репетитор не выглядит как машина. Напротив, в нем чувствуется индивидуальность, вдумчивость и сопереживание.

В дальнейшем я буду использовать пример Ханмиго в качестве примера платформы ИИ для образования – это пространство продолжает шириться и расти, и не зря. Репетиторы и наставники будут востребованы всегда, но ИИ повышает уровень подготовки учащихся, у которых нет доступа к персонализированному обучению или курсам мирового класса, и делает работу репетитора-человека проще и эффективнее. В конце концов, репетитор не может заниматься с учащимся больше, чем несколько часов в неделю, а Ханмиго доступен круглые сутки и без выходных. Ханмиго может сообщать педагогу, над чем он работает с учеником, чтобы тот мог углублять понимание этих тем. А иногда ученикам проще задавать некоторые вопросы именно ИИ, чтобы не бояться осуждения или не тратить драгоценное (или дорогое) время репетитора-человека.

Наделенные памятью, невероятным знанием материала, удивительно человечным и живым, естественным голосом, способностью устанавливать подлинный раппорт с учениками и растущей повсеместной доступностью технологий – от телефонов до компьютеров, – ИИ-репетиторы со временем смогут даже превзойти результаты, полученные Блумом в его первоначальном исследовании.