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教育

研究人员开发新的AI以帮助创建辅导系统

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卡内基梅隆大学的研究人员展示了他们如何构建智能辅导系统。这些系统可有效教授各种学科,包括代数和语法。 

研究人员使用了一种依靠人工智能的新方法,以允许教师教计算机。措辞使这种方法看起来令人困惑,但是可以将其视为正在由人类老师教授的计算机。可以由人类老师教计算机,教他如何解决某些问题,例如多列加法。如果计算机把问题弄错了,老师可以纠正它。 

自行解决问题

该方法有趣的部分之一是,计算机系统不仅能够教授和解决如何教授的问题,而且还可以通过概括来解决该主题中的所有其他问题。这意味着计算机最终可以解决老师教给他的方法之外的问题。 

Daniel Weitekamp III是CMU的人机交互研究所(HCII)的博士学位学生。 

“一个学生可能会学习解决问题的一种方法,而这已经足够了,” Weitekamp said. “但是辅导系统需要学习各种解决问题的方法。它需要学习如何教授解决问题的方法,而不仅仅是学习如何解决问题。”

Weitekamp解释的挑战是基于AI的补习系统开发中的最大挑战之一。新开发的智能补习系统可以跟踪学生的进度,帮助确定下一步要做的事情,并通过选择有效的练习题来帮助学生发展新技能。 

基于AI的辅导系统的开发

肯·科丁格(Ken Koedinger)是人机交互和心理学教授。 Koedinger是智能导师的早期开发者之一,并且与他人合作,手工编写了生产规则。根据Koedinger的说法,每个小时的辅导教学需要200个小时的开发时间。最终,该小组开发出了一种更有效的方法,该方法论证了解决问题的所有可能方法。这花了200个小时将其减少到40或50,但是要证明某些模式的所有可能解决方案都非常困难。 

Koedinger表示,新方法最终可能允许老师在相同的时间内完成30分钟的课程。 

“到目前为止,要使用完整的智能导师的唯一方法就是编写这些AI规则,” Koedinger said. “但是现在系统正在编写这些规则。”

在新方法中, 机器学习 该程序用于模拟学生的学习方式。教学界面是由Weitekamp创建的,它利用“显示并纠正”过程进行编程。

虽然通过多列加法演示了该方法,但所使用的机器学习引擎可以应用于其他主题,例如方程求解,分数加法,化学,英语语法和科学实验环境。 

该方法的主要目标之一是允许教师无需AI程序员即可构建自己的计算机课。这使教师可以将自己的个人观点应用于教学方法或使用的方法。 

Weitekamp,Koedinger和HCII系统科学家Erik Harpstead撰写了描述该方法的论文。它被计算机系统人为因素会议(CHI 2020)接受。该会议原定于本月举行,但COVID-19大流行迫使该会议被取消。 论文 现在可以在位于计算机协会数字图书馆的会议记录中找到。

教育科学研究所和Google帮助支持了这项研究。 

 

亚历克斯·麦克法兰(Alex McFarland)是一位历史学家和新闻工作者,报道了人工智能的最新发展。