أسرار أنظمة التعليم الذكية: هكذا تعمل العقول الرقمية على تطوير التعليم
كتبت: ندى علاء
كثر من حولنا استخدام الذكاء الاصطناعي في الكثير من الأمور، فسيطر على جميع المجالات وأصبح بديل قوي للبشر فيقوم بكل أعمالهم بمختلف أنواعها.
بل وتدخل أيضا في العملية التعليمية ليساعد الطلاب على التعلم بشكل مختلف فظهرت أنظمة التعليم الذكية intelligent tutoring system.
وتوفر أنظمة التعليم الذكية عرض المادة العلمية بمرونة وتكون قادرة على الاستجابة لحاجات الطلاب، وتعرض هذه النظم قرارات تربوية تعليمية عن الكيفية التي تمر بها عملية التعلم وكيفية اكتساب المعلومات عن شخصية المتعلم،
مما يسمح بتوفير قدر كبير من التنوع من خلال تفاعلات النظام المتغيرة مع الطالب.
أنظمة التعليم الذكية
نجح الذكاء الاصطناعي في اقتحام ساحة نظم التعليم الذكي المعتمدة على الحاسوب، ليقدم خدمة تعليمية محسنة ومطورة من خلال منتج تعليمي ناجح وملموس، فيتم تقديم تقنيات الذكاء الاصطناعي ودمج الوسائط مثل النصوص والصور والأصوات على طبق من ذهب للطلاب، ليحصلوا على تجربة تعليمية مميزة.
تعرف أنظمة التعليم الذكية بأنها نظم تعليمية تعتمد على الحاسوب ويكون لها قواعد بيانات مستقلة، وقواعد معرفية للمحتوى التعليمي
فضلا عن استراتيجيات التعليم التي تحدد كيفية التدريس، وتستخدم استنتاجات عن قدرة الطالب في فهم الموضوعات المقدمة له، وفهم نقاط قوته وضعفه لتكييف عملية التعلم ديناميكيا.
وتمثل أنظمة التعليم الذكية حلقة الوصل بين الأسلوب السلوكي للتعلم المعتمد على الحاسوب والنمط الإدراكي، وتضم هذه الأنظمة مُركبات حول المجال المراد تعلمه ومركبات عن الطلاب ومركّب عن المعلّم المختص في المجال.
فتقدم أنظمة التعليم الذكية تجربة تعليمية خاصة بكل طالب على حدة، بناء على احتياجاته ومستوى فهمه وقدراته التعليمية، وتتبع هذه الأنظمة تقدم الطلاب وتحلل بيانات الأداء، وتقدم التوجيهات والمساعدات الفورية التي يقدمها المعلم البشري.
مميزات أنظمة التعليم الذكية
يمكننا أن نستفيض في مميزات أنظمة التعليم الذكية التي لا تعد ولا تحصى، فهي تقدم تجربة مميزة للطلاب، ومن هذه المميزات:
- تحسين نتائج التعلم، فتزيد أنظمة التعليم الذكية من فهم الطلاب للمواد الدراسية وتحفزهم على التعلم.
- توفير الوقت والجهد، فهي تقلل من الوقت الذي يقضيه المعلمون في إعداد المواد التعليمية وتصحيح الواجبات.
- زيادة المرونة، فهي تسمح للطلاب بالتعلم بمرونة وبحسب وتيرتهم الخاصة وقدراتهم.
- تجهيز الطلاب لمستقبل العمل، فهي تزود الطلاب بالمهارات الرقمية التي يحتاجونها في سوق العمل.
- تجربة فردية مخصوصة، فتقدم هذه الأنظمة محتوى تعليمي مصمم خصيصًا لكل طالب بناءً على مستواه وقدراته واهتماماته، وتسمح للطالب بالتقدم بمعدله الخاص، مما يضمن عدم الشعور بالملل أو الإحباط.
- تغذية راجعة فورية ومفصلة لكل طالب، مما يساعده على فهم نقاط قوته وضعفه وتحسين أدائه.
- تشجع الطلاب على التفاعل مع المواد التعليمية بطرق مختلفة، مثل حل المشكلات وحل الألغاز، مما يعزز الفهم والاستيعاب.
- كشف الصعوبات وتقديم الدعم، فتحدد الأنظمة الصعوبات التي يواجهها الطلاب في وقت مبكر، مما يسمح بتقديم الدعم اللازم قبل تفاقم المشكلة، فضلا عن توفير خطط تدريب شخصية لكل طالب بناءً على نقاط ضعفه، مما يساعده على تحسين أدائه.
- التقييم المستمر، فيوفر النظام تقييم الأداء للطلاب بشكل مستمر، وتحديد المجالات التي يحتاج الطالب التركيز عليها.
- الوصول إلى التعليم في أي وقت ومن أي مكان، مما يعطي المرونة للعملية التعليمية.
عيوب أنظمة التعليم الذكية
مع كثرة مميزات أنظمة التعليم الذكية، لكن التكنولوجيا دائما ما تكون سلاح ذو حدين، فمثل ما تتمتع بالمميزات الكثيرة فهي تسبب العديد من العيوب أيضا، وهي:
- الاعتماد على التكنولوجيا
فهي تتطلب الاتصال الدائم بشبكة الإنترنت، وهو ما يكون صعب في بعض المناطق، فضلا عن الأعطال التقنية التي تؤدي إلى توقف العملية التعليمية في أي وقت، مما يؤثر على سير الدراسة.
- الافتقار إلى التفاعل البشري
فالاعتماد الكبير على التكنولوجيا يؤدي إلى تقليل التفاعل الاجتماعي بين الطلاب والمعلمين، مما يؤثر على المهارات الاجتماعية والعاطفية لديهم.
كما لا تقدم الأنظمة الذكية الدعم العاطفي الذي يحتاجه الطلاب، خاصة في مواجهة التحديات الشخصية.
- الاعتماد على الخوارزميات
قد تحتوي البيانات المستخدمة لتدريب الخوارزميات على تحيزات، مما يؤدي إلى نتائج غير عادلة أو تمييزية.
ويمكن للخوارزميات أن تتخذ قرارات خاطئة في بعض الحالات، مما يؤثر على جودة التعليم، وقد يصعب فهم كيفية اتخاذ الخوارزميات لقراراتها، مما يثير الشكوك حول نزاهتها.
مكونات أنظمة التعليم الذكية
تتكون أنظمة التعليم الذكية من عدد من المكونات الأساسية الأساسية التي تحكم عملها، وهذه المكونات هي:
وحدة الخبير Expert Module
وتحتوي على استراتيجيات التدريس والتعليمات الأساسية، والمعلومات التي يرغب الطالب في دراستها، متضمنة المفاهيم والمواضيع والحقائق والمعرفة الإجرائية والمعرفة الإرشادية.
كما تتضمن هذه الوحدة قواعد التعليم ومجموعة من المسائل ذات العلاقة وأسئلة وتدريبات، وهي أكثر من مجرد تمثيل للبيانات، فتضمت وحدة الخبير على نظام يهدف إلى تقديم حلول في مستوى الخبراء للمسائل.
وحدة الطالب Student Module
تعمل وحدة الطالب على تشخيص وتدوين المعلومات التي تتعلق بكل طالب وتهتم بمتابعة مستوى أداء الطالب في المادة العلمية المقدمة لغرض التعلم،
وبهذا فهي تشكل إطار يحدد الوضعية الحالية لفهم الطالب للمادة العلمية التي يدرسها، ويمكن إضافة خاصية رصد الأخطاء وسوء الفهم.
فتعكس المعلومات في وحدة الطالب قناعة النظام بمستوى المعرفة الحالي للمتعلم،
ونظرا لضيق التواصل بين أنظمة التعليم الذكية والطالب فوحدة الطالب لا تكون دقيقة بشكل مناسب، فالنظام الذي يبدي تدخلات كثيرة لطالب أداؤه جيد بالبرنامج التعليمي يكون عنصرا محبطا.
الغرض الأساسي من هذه الوحدة هو تزويد وحدة أصول التعليم بالبيانات للمساعدة في تكييف البيئة التعليمية للطالب، من خلال تحليل عمليات التفاعل التي تحدث بين الطالب والنظام أثناء حل المسائل.
فبدون هذه الوحدة لا توجد أرضية لوحدة أصول التعليم التي تؤسس عليها القرارات.
وسيتعامل نظام التعليم الذكي بالإجبار مع كل الطلاب بشكل متشابه، ولن يتم تقديم التجربة التعليمية الفريدة للطلاب.
وتقدم وحدة الطالب الوضع الحالي للمعرفة لديه، ومستوى تقدمه في تعلّم درس معين، وزمن وتكرار محاولات تنفيذ التدريبات المختلفة وطلب العون والشرح،
فضلا عن أداء الطالب خلال الإجابة على أسئلة النظام وحل المسائل، والقدرة على تذكّر دروس سابقة، والسلوك التعليمي للطالب من حيث عدد المرات التي يتبع فيها الطالب المسارات الصحيحة في التعلم.
وحدة أصول التعليم Pedagogy Module
وتقدم هذه الوحدة أسلوب عملية التعلم، فتحدد المعلومات الضرورية عند للمراجعة أو عرض موضوع جديد، وتعمل هذه الوحدة بناء على المعلومات الواردة من وحدة الطالب، لتتخذ قرارات تعليمية تعكس حاجات الطالب المختلفة.
وعادة ما تكون أساليب التعلم محددة مسبقا مثل التدريس والامتحانات والمراجعة، وتكون هذه الوحدة مسؤولة عن تنفيذ إحدى هذه الأساليب في المدة الزمنية الملائمة. وعند بدء النظام في التدريس يتم عرض درسا معينا على الطالب معتمدا على خطة لعرض محتويات الدرس بالإضافة إلى الأهداف المرجوة من دراسة الموضوع.
وعند أداء الامتحان ينتج النظام مسائل وتمارين واقتراحات لحل المسائل، ويتم تقييم مستوى معرفة الطالب من خلال سلسلة منظمة من الاختبارات، وعند المراجعة يجيب النظام على أسئلة الطالب و يشرح المفاهيم ويعيد الأجزاء الضرورية لأي درس يتعلق بالمعرفة الحالية للطالب.
وحدة الشرح Explanation Module
تعتبر هذه الوحدة الصندوق الكبير الذي يضم كل المعلومات المتاحة من جميع الوحدات الأخرى، فهي تستغل كافة المعلومات المتاحة من قاعدة المعرفة التخصصية من دروس وأهداف وموضوعات وامتحانات، ومعلومات من وحدة الطالب، ليجاوب على أسئلة الطالب ويشرح له بالطريقة الملائمة له بناء على المعلومات المجموعة.
وتحدد هذه الوحدة محتويات الإجابة أو الشرح، فهي تحدد نمط تقديم الشرح مثل التفاصيل والملاحظات والتوضيحات والأمثلة العملية، والإشارة إلى المفاهيم ذات العلاقة، وتجمع المعلومات وترتب الجمل لتكون متماسكة ويسهل استيعابها.
وحدة التواصل User Interface
وهي الوحدة المسؤولة عن التفاعل مع الطالب، من خلال إجراء الحوار وتصميم الشاشات وعرض المادة العلمية على الطالب بأفضل أسلوب، فتقدم متصفحات للمعرفة وأدوات للبحث وعرض الدروس حسب التسلسل، وتتيح تصفح الدرس السابق أو اللاحق، وتحتوي هذه الوحدة على أدوات إضافية للطالب مثل دفتر الملاحظات وساعة زمنية أو مساعدة مباشرة.
كيفية عمل أنظمة التعليم الذكية
تستخدم أنظمة التعليم الذكية أسلوب المحاكاة وبيئات التعلم الأكثر تفاعلية، فهي تجبر الطلاب على تطبيق معرفتهم ومهاراتهم، فتكون هذه الأنظمة بيئة مناسبة تساعد الطلاب على استرجاع وتطبيق المعرفة والمهارات بشكل فعال في المواقف العملية. وذلك على عكس طرق التدريس العادية التي تعتمد على عرض المعلومات على الطلاب ثم تجري الاختبارات عن طريق الأسئلة وتكون معتمدة على درجة التذكر، مما يخلق صعوبة من الاستفادة من هذه المعلومات المقدمة.
وتستخدم هذه الأنظمة خوارزميات التعلم التي تحلل بيانات الطلاب وتخلق أنظمة تعليمية خاصة بكل واحد على حدة، فيحلل النظام إجابات الطلاب وسرعة استجاباتهم ومدى تكرار الأخطاء، لتقديم توجيهات مناسبة لكل طالب تحسن من عملية التعلم.
أمثلة على أنظمة التعليم الذكية
نظام أليكس ALEKS
وهو واحد من أنظمة التعليم الذكية لتعليم الرياضيات والعلوم، فيستخدم خوارزميات الذكاء الاصطناعي لتحليل مستوى الطالب وتقديم التمارين التي تناسب احتياجاته، فإذا كان الطالب يحتاج إلى تحسين في الجبر يُقدم بعض التمارين والأسئلة التي تكون موجهة لتطوير مهاراته في هذا المجال.
نظام Cognitive Tutor
لتعليم الرياضيات في المدارس الثانوية، ويعتمد على نموذج معرفي يحاكي طريقة التفكير البشري، فهو يحلل أداء الطالب بشكل مستمر، ويقدم إرشادات مباشرة في حالة مواجهة الصعوبات في المسائل.
نظام AutoTutor
يستخدم أسلوب المحادثة الطبيعية لتعليم الطلاب المواضيع المعقدة مثل الفيزياء وعلم النفس، فيعمل النظام كمعلم افتراضي يجري حوارا مع الطالب، ويطرح عليه أسئلة متتابعة ويعطي تلميحات ومساعدات بناءً على إجابات الطالب.
نظام Knewton
للتعليم التكيفي يُقدم المحتوى التعليمي بناءً على مستوى الطالب واحتياجاته التعليمية الفردية، عن طريق بيانات الأداء الشخصي لتحديد المواضيع التي يحتاج الطالب إلى مجهود أكبر للتحسن فيها، فيكيف هذا النظام المحتوى التعليمي وفقًا لذلك.
ويوجد العديد من الموارد التي تطبق أنظمة التعليم الذكية مثل:
- منصات التعلم الإلكتروني، وهي الأكثر شيوعًا فتوفر بيئة رقمية شاملة للتعلم، فتمكن الطلاب من الوصول إلى المواد الدراسية والتفاعل مع المعلمين وإجراء الاختبارات، وتستخدم الكثير من هذه المنصات الذكاء الاصطناعي لتقديم تجربة تعليمية مخصصة لكل طالب.
- التطبيقات التعليمية على الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية، والتي تغطي مختلف المواد والمراحل الدراسية، وتستخدم الألعاب والتفاعلات لجعل التعلم ممتعًا ومشجعًا.
- الروبوتات التعليمية في المدارس المتقدمة، للتفاعل مع الطلاب وتقديم الدعم التعليمي، خاصة في مجالات مثل العلوم والتكنولوجيا.
- المساعدون الافتراضيون، مثل Siri و Alexa، ويتم الاستعانة بهم للإجابة على أسئلة الطلاب حول المواد الدراسية وتقديم شرح مبسط للمفاهيم الصعبة.
تحديات أنظمة التعليم الذكية
تطرح أنظمة التعليم الذكية بعضا من التحديات لاستخدامها وانتشارها على نطاق أوسع، وهي:
التكلفة، فتكون تكلفة تبني هذه الأنظمة وصنعها عالية بالنسبة لبعض المؤسسات التعليمية.
التحديات التقنية، والتي تتعلق بدقة وجودة البيانات التي يتم تحليلها، إذا لم تكن الخوارزميات مطورة بشكل جيد.
الفجوة الرقمية، لا يزال هناك فجوة رقمية بين الدول والمدارس، مما يحد من إمكانية الوصول إلى هذه التقنيات.
الخصوصية والأمان، مع تحليل البيانات الخاصة بالطالب يجب ضمان الخصوصية وتأمين البيانات الشخصية.
الاعتماد على المعلم، بالتأكيد لا يمكن الاستغناء عن دور المعلم في عملية التعليم، لكن يجب تدريبه على كيفية استخدام هذه التقنيات بشكل فعال.
وفي الختام، نستطيع أن نضمن من الآن تجربة تعليمية فريدة ومميزة لكل طالب تصنع خصيصا له، في حال تطبيق أنظمة التعليم الذكية بشكل أوسع.
شاركنا رأيك إن كنت ترغب في التعلم بإحدى نظم التعلم الذكي، أم أنك تفضل طرق التعلم التقليدي.
