Inteligența Artificială în școală

Inteligența Artificială în școalăPărinte de adolescent care ascultă proactiv și învață zi de zi de la fiul său despre realitatea unei noi generații. Autor al mai multor cărți și articole cu specific informatic, manuale aprobate de Ministerul Educației, platforme educaționale online, pasionat fiind de e-learning și programare aplicată în mediul online educațional.

Despre Machine Learning și ChatGPT

Cu ajutorul învățării automate (Machine Learning), sistemele informatice au dobândit o gamă de abilități ex­­trem de extinsă. Spre exemplu, ChatGPT poate produce cod software de bază, analize financiare rudimentare, poezii și cântece amuzante, imitații precise, ­eseuri reflexive despre aproape orice subiect, rezumate în limbaj natural ale documentelor tehnice sau a conceptelor științifice, servicii de asistență clienți bazate pe chat, predicții informate, sfaturi personalizate și răspunsuri – fie ele bune sau rele – la aproape orice întrebare. Neobișnuit pentru un chatbot până de puțină vreme, poate învăța pe măsură ce interacționează și astfel susține conversații atractive cu final deschis, evoluând informațional.

Totul pare a fi extraordinar și este, însă trebuie avut grijă deoarece ChatGPT poate oferi uneori informații complet eronate ori fictive, pe care utilizatorii le pot prelua și utiliza ca atare. Noi suntem cei care trebuie să analizăm informația generată automat de către sistemul inteligent și să o adaptăm adesea pentru a putea fi ulterior folosită.

Nu cu mult timp în urmă, un bot conversațional de o astfel de complexitate părea fără speranță de a fi realizat. Pe măsură ce tehnologia se îmbunătățește – și, în mod crucial, devine mai precisă –, pare probabil să fie o unealtă de nădejde pentru programatori, cercetători, academicieni, factori de decizie politici, jurnaliști și mulți alții. Deja există discuții ample precum că, în următoarele decenii, multe meserii vor dispărea total sau adapta destul de serios datorită eficientizării bazate pe Inteligență Artificială.

Dar ce este un bot?

Un bot – prescurtare pentru robot – este un program de calculator (aplicație software) care funcționează ca agent pentru un utilizator sau alt program ce simulează o activitate umană. Boții sunt utilizați în mod obișnuit pentru a automatiza anumite sarcini, ceea ce semnifică faptul că pot rula fără instrucțiuni specifice de la oameni.

Un chatbot este un tip particular de bot care utilizează o interfață de chat pentru a comunica cu utilizatorii: a răspunde la întrebări, a oferi sfaturi sau servicii de asistență. Acestea pot fi utilizate în diverse domenii, cum ar fi comerțul electronic, serviciile bancare și de asigurări, asistența medicală și multe altele. Chatboții sunt o formă de inteligență artificială și utilizează învățarea automată și algoritmi pentru a deveni mai preciși și mai utili în timp.

Machine Learning la liceu

Pornind de la o simplă idee, putem genera ușor un conținut complex și [pseudo-]original, care să ne ajute real în multe dintre demersurile noastre personale și profesionale. La noi la Liceul Teoretic Național, mulți dintre profesori folosesc deja sisteme precum ChatGPT și Midjourney pentru a le ușura munca la clasă. Cu ajutorul aplicațiilor generative, se pot genera serii de teste de evaluare cu date aleatoare, fișe de lucru pe baza unui conținut bine definit, impunând limite și criterii pentru prompt-urile utilizate.

Pentru a avea rezultate cu adevărat de calitate, este necesară intervenția umană pentru elemente de finețe, eventuale erori gramaticale datorate limbii române, ori îmbogățirea vocabularului lui ChatGPT, ce uneori poate fi destul de limitat. Pentru a obține rezultatul dorit, este necesar să utilizați interogări pertinente și eficiente. ChatGPT poate oferi sugestii specializate pentru diverse cazuri de utilizare, nu doar pentru postările simple folosite în cadrul unui blog sau pentru rețele sociale.

Regula este următoarea: efortul depus de către tine este direct proporțional cu efectul obținut în urma analizei ChatGPT. Spre exemplu, ChatGPT a fost instruit cu date din mai multe limbi, însă cantitatea de text în limba engleză din materialul de instruire este mult mai mare. Poate fi util să executăm interogările în limba engleză și apoi să traducem rezultatele.

De ce să ne ferim de o tehnologie ce deja există și este utilizată cu o mare teamă de profesor („vai, dacă află că am scris cu ajutorul ChatGPT“)? Mai bine o integrăm în procesul educațional, devenind o unealtă extrem de valoroasă!

Elevii de liceu sunt încurajați la orele de TIC să utilizeze ChatGPT deoarece este o unealtă utilă pentru a afla răspunsurile la multe dintre întrebările lor, însă este totodată important să o folosească responsabil și să nu se bazeze exclusiv pe ea. Este întotdeauna o idee bună să-și facă propriile cercetări și să verifice in­­formațiile primite de la ChatGPT.

Noi meserii bazate pe AI

Vom începe să lucrăm pe platforma www.pyml.ro din ianuarie 2024 cu mai multe grupe formate din elevi ai Liceului Teoretic Național, care sunt dornici de a afla mai multe informații despre Machine Learning folosind limbajul de programare Python pe care deja l-au studiat la ore. Consider că este un demers foarte interesant și de viitor pentru cei pasionați de tehnologie. Noi meserii apar deja, în detrimentul altora ce vor dispărea treptat, semnificând în esență o evoluție tehnologică informațională fără precendent.

În lumina progreselor recente din domeniul Inteligenței Artificiale, rolul unui Prompt Engineer a devenit esențial în dezvoltarea și implementarea sistemelor bazate pe limbaje naturale. În acest context, noua meserie este responsabilă de dezvoltarea unor modele de inteligență artificială eficiente, care sunt utilizate într-o varietate de aplicații, precum ­chatbot-uri, asistenți virtuali sau analiză de text/imagine, generare de conținut în mod automatizat ș.a.m.d.

Ca și în alte domenii ale științelor exacte, prompt engineering implică utilizarea tehnologiilor de ultimă generație și aplicarea de noi tehnici pentru a dezvolta modele eficiente și precise. Acest lucru implică o înțelegere profundă a conceptelor de limbaj natural și de procesare a acestuia, precum și capacitatea de a lucra cu diferite seturi de date și a identifica modele semnificative în cadrul acestora.

Pe de altă parte, un Prompt Designer este un profesionist care se ocupă de dezvoltarea de prompt-uri eficiente și adaptate diverselor categorii de utilizatori, care îi ajută să interacționeze cu diferite aplicații sau sisteme de inteligență artificială. Apoi, e necesară automatizarea prompt-urilor, adică crearea unor clase de prompt-uri, generalizate și parametrizate, care să satisfacă categorii de întrebări pentru tipuri diferite de utilizatori.

Demersuri personale

În luna martie a acestui an am publicat ChatGPT, Secrete pentru începători, un ghid în format electronic cuprinzător pentru cei care doresc să înțeleagă și să utilizeze inteligența artificială în mod eficient. Cartea oferă o introducere ­detaliată în funcționarea și utilizarea ChatGPT-ului, explorând tehnicile de interogare eficiente, anatomia unui prompt complex, studiul unor comenzi precise, alături de alte exemple concrete. De asemenea, ghidul acoperă și alte subiecte importante, precum cele legate de etică, securitate și copyright. Cartea este disponibilă pe site-ul Infobits Academy la adresa https://ebooks.infobits.ro.

De asemenea, sunt implicat activ în proiectul www.pyml.ro, portal educațional realizat de Eastern European Machine Learning Summer School, Asociația Română pentru Inteligență Artificială, Uniunea Profesorilor de Informatică din România și AIRomania. Având în vedere experiența mea ca autor de cursuri de programare în limbajul Python (proiectul www.pythonisti.ro), m-am alăturat acestei minunate echipe care a avut o inițiativă temerară în România, și anume includerea Inteligenței Artificiale ca C.D.Ș. pentru elevii din ciclurile liceale, demers ce are deja aprobarea Ministerului Educa­ției. Astfel, elevii și profesorii pot descoperii tainele programării calculatoarelor și a tehnicilor de învățare artificială de tip Machine Learning într-un mediu online securizat și facil pentru studiu. După parcurgerea lecțiilor propuse și susținerea unei serii de teste de evaluare, fiecare utilizator poate să obțină o Diplomă de Participare pentru portofoliul personal.

Iată și dialogul profesorului Emil Onea cu robotul ChatGPT

Au nevoie elevii noștri, absolvenți de școală generală și de liceu, de cunoștințe legate de AI sau de învățare automată?

E.O.: Da, au nevoie, pentru că ne aflăm cu toții în mijlocul unor revoluții tehnice care trebuie cunoscute. Deja există mașinării capabile să învețe, să lucreze, să se adapteze unor situații noi, să analizeze și să ia decizii importante într-un proces. Deja apelăm la sisteme inteligente capabile să ne dea răspunsuri documentate sau să creeze pentru noi imagini, muzică, poezii…

Elevii noștri trebuie să înțeleagă cum se produc aceste mașinării, să fie obișnuiți cu existența lor, să le folosească conștient, să fie întotdeauna deasupra lor…

Ne mai gândim la direcția practică a educației din școală, aceea de a-i pregăti pe elevi pentru a face față noutăților, provocărilor vieții și să pregătim absolvenți ce pot îmbrățișa cariere deosebite în do­meniul IT&C sau cariere în care inteligența artificială este nelipsită.

ChatGpt: Da, învățarea despre inteligența artificială (IA) și învățarea automată (IA) poate fi benefică pentru elevii de la școală generală și liceu în contextul societății tehnologice actuale. Există mai multe motive pentru care aceste cunoștințe ar putea fi importante:

1. Relevanța în viața de zi cu zi: Tehnologiile bazate pe IA sunt din ce în ce mai prezente în viața cotidiană, de la asistenți virtuali și recomandări personalizate până la sisteme de recunoaștere facială și roboți. Cunoștințe despre modul în care funcționează aceste tehnologii pot ajuta elevii să înțeleagă lumea lor și să facă alegeri informate în privința tehnologiei.

2. Oportunități de carieră: AI și IA devin din ce în ce mai importante în lumea muncii. Înțelegerea acestor concepte poate deschide uși pentru o varietate de oportunități de carieră în domenii precum știința datelor, dezvoltarea software și ingineria AI.

3. Gândire critică și rezolvare de ­probleme: Învățarea despre AI poate dezvolta abilitățile de gândire critică ale elevilor. Ei pot învăța să analizeze sistemele, să identifice potențialele provocări etice și să propună soluții inovatoare.

4. Etica și responsabilitatea tehnologică: Învățarea despre AI poate include discuții despre etica tehnologică și responsabilitatea în utilizarea acestei tehnologii. Elevii pot învăța despre impactul social, privarea de drepturi, bias-uri și alte aspecte legate de implementarea și utilizarea AI.

5. Dezvoltarea abilităților digitale: Cunoștințele despre AI pot face parte dintr-o educație mai largă privind abilitățile digitale. Înțelegerea funcționării algoritmilor de învățare automată poate contribui la dezvoltarea unei abilități digitale mai profunde.

6. Stimularea interesului pentru ­științe și tehnologie: AI poate servi ca un subiect fascinant care să stimuleze interesul elevilor pentru științe și tehnologie. Prin implicarea lor în proiecte practice și activități legate de AI, elevii ar putea dezvolta pasiuni pentru domenii precum programarea și cercetarea științifică.

Când ar trebui să le aducem spre înțelegere aceste cunoștințe? Cum? Unde?

E.O.: Oricând, de când copilul intră în școală, apoi pe tot parcursul vieții. Nu este necesară de la început o materie specială. Gândim transdisciplinar, familiarizăm școlarul cu elemente de bază folosind exemple practice simple…

ChatGPT: Introducerea cunoștințelor despre inteligența artificială poate fi graduală și ar trebui să țină cont de nivelul de dezvoltare cognitivă și de înțelegere al elevilor. Iată câteva sugestii despre cum și când să le oferiți astfel de cunoștințe:

1. Etape de dezvoltare:

  • Școală generală: Într-un mod simplificat și ludic, puteți introduce idei de bază despre cum funcționează computerele și cum pot fi programate să facă anumite lucruri. Puteți utiliza exemple simple și interactive pentru a stârni cu­­riozitatea.
  • Ciclul gimnazial: Aprofundați în­­țelegerea conceptelor de bază ale pro­gramării și introduceți idei generale ­despre algoritmi. Puteți să includeți jocuri sau activități interactive care să ilustreze principii de bază ale inteligenței artificiale.

2. Cuprinderea în programe educaționale:

  • În programa școlară: Dacă este posibil, includeți elemente de bază ale inteligenței artificiale în programele școlare, în special în cadrul materiilor legate de știință, tehnologie sau matematică.
  • Cluburi și activități extracurriculare: Puteți să organizați cluburi sau activități extracurriculare axate pe programare și inteligență artificială. Acestea pot oferi elevilor oportunități suplimentare de a explora subiectul într-un mod mai detaliat.

3. Resurse online și platforme de învățare:

  • Cursuri online: Există numeroase resurse online care oferă cursuri despre inteligența artificială pentru diferite niveluri de cunoștințe. Acestea pot fi utile pentru elevii mai interesați sau avansați.
  • Platforme interactive: Folosiți platforme interactive sau aplicații educaționale care introduc conceptele de bază ale programării și inteligenței artificiale printr-un mediu prietenos și accesibil.

4. Colaborare cu profesioniști și specialiști:

  • Sesiuni de predare specializate: Invitați profesioniști din domeniul inteligenței artificiale să susțină sesiuni speciale în școală, să împărtășească experiențele lor și să răspundă la întrebări.
  • Excursii sau vizite la companii de tehnologie: În cazul în care este posibil, vizitele la companii de tehnologie pot oferi elevilor o perspectivă concretă asupra modului în care se utilizează inteligența artificială în practică.

5. Integrare în proiecte și activități practice:

  • Proiecte practice: Alocarea unor proiecte practice în care elevii să creeze ceva folosind principii de bază ale inteligenței artificiale poate consolida înțelegerea lor și le poate oferi o experiență practică.
  • Participare la competiții: Încu­rajați elevii să participe la competiții sau hackathoane legate de inteligența arti­ficială, unde pot aplica cunoștințele ­într-un mediu competitiv și stimulant.

Prin abordarea treptată și integrată a acestor concepte, elevii vor putea să înțeleagă mai bine lumea tehnologică și să se pregătească pentru provocările și oportunitățile viitorului.

Se folosesc sau se vor folosi elemente de AI în procesul de predare, învățare, evaluare? Cum? Când? Unde?

E.O.: Primul lucru la care ne gândim este învățarea personalizată (centrată) pe elev. Evident, acest lucru îl face mai întâi profesorul, care înțelege și se adaptează fiecărui școlar. Dar o completare cu un sistem automat și inteligent de învățare aduce un mare plus și eficiență, mai ales în condițiile învățării în afara clasei.

Ne mai gândim și la perfecționarea examinării astfel încât rezultatele elevilor să fie analizate mai în profunzime, iar feedbackul mașinăriei să transmită exact fiecărui elev ce anume trebuie să lucreze mai mult…

ChatGPT: Da, inteligența artificială (AI) are și va continua să aibă un impact semnificativ în procesul de predare, învățare și evaluare. Iată cum se pot fo­­losi elemente de AI în aceste contexte:

1. Predare:

  • Sisteme de management al învățării (LMS): Platformele LMS utilizează adesea tehnologii AI pentru a persona­liza experiența de învățare a fiecărui elev. Acestea pot oferi recomandări perso­nalizate de conținut și activități, ținând cont de ritmul și stilul de învățare al fiecărui elev.
  • Asistenți virtuali: Asistenții virtuali, precum chatbot-urile alimentate de AI, pot oferi sprijin suplimentar elevilor. Ei pot răspunde la întrebări frecvente, oferind explicații suplimentare sau ghi­dând elevii către resurse relevante.

2. Învățare:

  • Sisteme de tutoriat inteligent: Aceste sisteme utilizează AI pentru a evalua performanța elevilor și pentru a oferi feedback personalizat. Ele pot identifica lacunele în înțelegerea elevilor și pot propune activități sau resurse suplimentare pentru a le acoperi.
  • Platforme de învățare adaptativă: Aceste platforme folosesc algoritmi de în­­vățare automată pentru a ajusta conținutul și nivelul de dificultate în funcție de progresul fiecărui elev. Acest lucru ­asigură că fiecare elev lucrează în propriul ritm.

3. Evaluare:

  • Evaluare automatizată: AI poate fi utilizată pentru a automatiza procesul de evaluare a testelor și temelor. Sistemele pot analiza răspunsurile elevilor și pot oferi feedback imediat, accelerând procesul de evaluare și oferind informații utile pentru îmbunătățirea performanței.
  • Analiza datelor pentru îmbunătățirea procesului de predare: Sistemele AI pot analiza datele referitoare la performanța elevilor pentru a identifica modele și trenduri. Aceste informații pot fi folosite pentru a ajusta strategiile de predare și pentru a se adapta nevoilor specifice ale claselor sau elevilor.

4. Când și unde:

  • Școli și universități: Implementarea tehnologiilor AI în educație este în creștere în școli și universități din întreaga lume. Aceste instituții pot beneficia de platforme de învățare online, asistenți virtuali și alte instrumente bazate pe AI.
  • Cursuri online și programe de formare: Mulți furnizori de cursuri online și platforme de formare utilizează AI pentru a oferi o experiență personalizată și pentru a evalua progresul cursanților.
  • Corpuri de formare și companii: În contextul formării continue, AI poate fi utilizată pentru a oferi programe de instruire personalizate, pentru a evalua competențele și pentru a ghida angajații în dezvoltarea profesională.

Implementarea acestor tehnologii trebuie să fie însoțită de o atenție deosebită acordată problemelor etice, confidențialității datelor și asigurării că beneficiile aduse de AI sunt accesibile și echitabile pentru toți elevii. Utilizarea AI în educație poate aduce inovații semnificative și îmbunătățiri în procesul de învățare, facilitând adaptarea la nevoile individuale ale elevilor.

Ce experiențe cunoaștem din alte țări?

E.O.: Să întrebăm robotul… pentru că eu știu puțin despre inițiative în ­Israel, unde există o materie de școală sau platforme ce susțin predare inteligentă. De asemenea, în Anglia, unde deja se pune problema unor cursuri AI din clasele de primar. În general, există mai mult inițiative private, nu toate susținute de stat.

ChatGPT:

1. Statele Unite ale Americii:

  • Proiecte de învățare adaptativă: Anumite școli și districte școlare utilizează platforme de învățare adaptativă, cum ar fi DreamBox sau Knewton, care se bazează pe algoritmi de învățare automată pentru a personaliza traseul de învățare pentru fiecare elev.
  • Robotica și programarea: Unele școli au introdus cursuri și proiecte le­­gate de programare și robotică, care implică elemente de inteligență artifi­cială. Elevii învață să programeze și să interacționeze cu roboți care folosesc tehnologii AI.

2. China:

  • Platforme educaționale online: În China există numeroase platforme educaționale online care utilizează tehnologii de învățare automată pentru a oferi lecții personalizate și pentru a evalua performanța elevilor.
  • Competiții de inteligență artificială: Elevii din China participă la competiții naționale și internaționale de inteligență artificială și machine learning. Aceste competiții încurajează dezvoltarea abilităților tehnologice în rândul elevilor.

3. Coreea de Sud:

  • Programarea în curriculum: Co­­reea de Sud a introdus cursuri de pro­gramare în școli, încurajând elevii să învețe să programeze încă de la o vârstă fragedă. Aceste cursuri pot include elemente de învățare automată și inteligență artificială.
  • Proiecte de cercetare în școli: Unele școli din Coreea de Sud desfășoară proiecte de cercetare în care elevii explorează aplicații practice ale inteligenței artificiale în diferite domenii.

4. Europa:

  • Platforme de educație digitală: În țări precum Finlanda și Olanda se utilizează platforme digitale în educație pentru a oferi resurse personalizate elevilor și pentru a facilita colaborarea online. Unele dintre aceste platforme utilizează tehnologii AI.
  • Proiecte de cercetare: În țări precum Germania și Franța există proiecte de cercetare în care elevii sunt implicați în dezvoltarea și implementarea tehnologiilor AI în diferite contexte.

5. Africa:

  • Inițiative de acces la tehnologie: În țări precum Kenya și Rwanda există inițiative care se concentrează pe asigurarea accesului la tehnologie în școli. Aceste inițiative includ și componente de educație în domeniul inteligenței artificiale.

Este important să menționăm că im­­plementarea acestor tehnologii în educație trebuie să țină cont de contextul cultural, infrastructură și resursele disponibile în fiecare țară. De asemenea, preocupările privind securitatea datelor, confidențialitatea și echitatea în accesul la tehnologie sunt esențiale în dezvoltarea și implementarea acestor inițiative.

Ce facem noi pentru AI, ML în școală?

E.O.: Este unic proiectul de susținere a predării Învățării Automate și a limbajului Python în clasele de liceu inițiat de un grup de specialiști uniți în ARIA (Asociația Română pentru Inteligență Artificială). Grupul este condus de dr. ing. Viorica Pătrăucean și dr. ing. Răzvan Pașcanu, ce activează la Google DeepMind UK.

S-a asociat proiectului și Uniunea Profesorilor de Informatică din România, care a construit o programă oficializată de Ministerul Educației și un suport de învățare interactiv online, www.pyml.ro.

Până în prezent au beneficiat de ­cursuri de pregătire 98 de profesori care vor preda cursuri opționale sau extracurriculare în licee din România.

Este necesar AI în școală?

ChatGPT: Integrarea Inteligenței Artificiale (AI) în școli poate avea mul­tiple beneficii, dar este important să se abordeze această întrebare luând în considerare mai multe aspecte. Iată câteva argumente pro și contra pentru utilizarea AI în școli:

Argumente pro AI în școli:

1. Individualizarea Educației: Sistemele AI pot adapta procesul de învățare în funcție de nevoile individuale ale elevilor, permițând un ritm mai personalizat și eficient de studiu.

2. Suport pentru profesori: Instrumentele AI pot ajuta profesorii în evaluarea elevilor, furnizând analize detaliate asupra performanței și sugerând metode de îmbunătățire a predării.

3. Acces la resurse educaționale avansate: Utilizarea AI poate facilita ac­cesul la resurse educaționale avansate, cum ar fi simulări interactive, platforme de e-learning și materiale personalizate.

4. Dezvoltarea competențelor teh­nice: Introducerea AI în școli poate pregăti elevii cu privire la utilizarea tehnologiei în viața de zi cu zi și pentru cariere în domeniul tehnologic.

Argumente contra AI în școli:

1. Probleme etice și de confidenți­alitate: Utilizarea AI în educație ridică în­trebări etice, în special în ceea ce privește colectarea și gestionarea datelor cu caracter personal ale elevilor.

2. Dependența de tehnologie: Excesul de dependență de tehnologie poate afecta dezvoltarea unor abilități esen­țiale, cum ar fi comunicarea interumană și rezolvarea problemelor într-un mod non-tehnic.

3. Accesibilitatea și disparitățile so­ciale: Nu toate școlile au resursele necesare pentru a implementa tehnologii avansate, ceea ce poate crea discrepanțe în calitatea educației.

4. Calitatea instruirii: Calitatea in­­struirii oferite de sistemele AI poate va­­ria, iar existența unui profesor uman este esențială pentru asigurarea unui mediu educațional echilibrat.

În concluzie, introducerea AI în școli poate aduce beneficii semnificative, dar trebuie făcută cu grijă, având în vedere aspecte precum etica, confidențialitatea datelor, accesibilitatea și echilibrul între tehnologie și interacțiune umană. Este important să se găsească un echilibru în­­tre utilizarea tehnologiei și păstrarea unui mediu educațional sănătos și inclusiv.

E.O.: Nicio școală fără un sistem de predare învățare bazat pe AI!

Când se va întâmpla acest lucru? Foarte curând, dacă dorim și lucrăm pentru aceasta, dacă vom fi sprijiniți printr-un proiect public bine făcut!

Și se va întâmpla atunci când vom instrui profesorii care să fie capibili să utilizeze instrumente cu AI în procesul de predare, învățare, evaluare.

Educația va fi mai eficientă când instrumentele folosite vor fi mai inteligente.

Dar totul depinde de noi și nu de roboți!

Dr. ing. Vlad TUDOR – profesor de informatică și TIC, Liceul Teoretic Național, București

Articol publicat în nr. 47-48 al revistei Tribuna Învățământului