التعلم القائم على تطبيقات الذكاء الاصطناعي في المدارس لتحسين مخرجات العملية التعليمية

ما هو الدور الذي سيلعبه الذكاء الاصطناعي في مستقبل التعليم؟ بالنسبة لبعض المعلمين، قد يروا في الذكاء الاصطناعي تطور مثير، وقد يراه البعض مستقبل مجهول أو مرعب؛ فتقنيات الذكاء الاصطناعي تتقدم بسرعة وتبتكر الحلول التي كانت يُعتقد بأنها مستحيلة.

اليوم، الذكاء الاصطناعي متاح على نطاق واسع في العديد من التقنيات، ويتم دمجه بالفعل في الفصول الدراسية في العديد من الأماكن، فقد حفز الوباء تطوير تكنولوجيا التعليم بدافع الضرورة، بما في ذلك تطوير الذكاء الاصطناعي. يقول Mike Tholfsen، مدير منتجات المجموعة الرئيسة في Microsoft Education""لقد بدأنا العمل على الذكاء الاصطناعي أثناء الوباء، لكنه تسارع بسبب الطلب الكبير عليه، كل هذه الأشياء كانت تحدث عبر الإنترنت، وكان المعلمون يقولون. "لا أعرف ما يحدث في صفي بعد الآن."

 ما هو الذكاء الاصطناعي؟

قد تكون محاولة تعريف الذكاء الاصطناعي تشبه إلى حد ما السؤال عن معنى الحياة؛ فكل شخص سوف يعطيك إجابة مختلفة قليلاً عن الآخر. وفي هذا تشير الباحثة Michelle Zimmerman، مؤلفة كتاب تدريس الذكاء الاصطناعي: استكشاف آفاق جديدة للتعلم ، إلى أن علماء النفس وأطباء الأعصاب في هذا المجال لا يتفقون حتى على ما يعتبر ذكاء بشري. هذا بالإضافة إلى أن التعريف يتغير أيضا بمرور الوقت. منذ وقت ليس ببعيد، كانت الآلات الحاسبة البسيطة تُعتبر ذكاءً اصطناعيًا، بينما المصطلح الآن مرتبط بمجموعة متنوعة من التقنيات المبتكرة، مثل تلك التي تعمل على تصفية المحتوى وأمن النقاط الطرفية. أما الباحث Neil Heffernan ، أستاذ علوم الكمبيوتر في معهد ورسستر للفنون التطبيقية، فيقول: "بالنسبة لي، الذكاء الاصطناعي هو مجرد مجموعة من الأدوات البسيطة التي يمكننا استخدامها لمعرفة بعض الحلول للمشكلات التي يواجهها المعلمون والأطفال باستمرار، ولكن الممارسة الحقيقية تكمن في تزويد المعلمين والطلاب بالمعلومات حول ما يحدث حتى يكونوا أكثر كفاءة."

بشكل عام الذكاء الاصطناعي؛ في جوهره، هو مجالًا لعلوم الكمبيوتر يعالج محاكاة السلوك الذكي في أجهزة الكمبيوتر؛ كما يُعرَّف الذكاء الاصطناعي بأنه علم وهندسة لحل المشكلات باستخدام الابتكارات التكنولوجية.

مثل التعلم الآلي والشبكات العصبية. إنه يمثل تكامل العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات (STEM)، والتي تم تسليط الضوء عليها في المجتمع الحالي المدعوم بالتكنولوجيا. كما يمكن أن يدمج تعليم الذكاء الاصطناعي المعرفة بالتخصصات المختلفة والتقنيات المتعددة في وقت واحد، ولديه إمكانات كبيرة لإثراء التعلم

 الذكاء الاصطناعي مقابل التعلم الآلي أو تعلم الآلة:

الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي هما جزء من علوم الكمبيوتر مرتبطان ببعضهما البعض. هاتان التقنيتان هما أكثر التقنيات التي يتم استخدامها لإنشاء أنظمة ذكية.

يشير تعلم الآلة إلى الآلات التي تعالج كميات هائلة من البيانات ولديها أيضًا القدرة على تحسينها كلما "تعلمت". "يمكنك تدريب النماذج باستخدام التعلم الآلي لتحسين الأشياء. "من الأمثلة على ذلك تقنية تحويل الكلام إلى نص". يحتاج التعلم الآلي إلى الكثير من البيانات لتدريبه على البحث عن الأنماط وفهم ما يبحث عنه، وكلما زادت البيانات، زادت دقة النتائج. يمكننا التفريق بين كل من الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي على النحو التالي:

يعد الذكاء الاصطناعي مفهومًا أكبر لإنشاء آلات ذكية يمكنها محاكاة قدرة وسلوك التفكير البشري، في حين أن التعلم الآلي هو تطبيق أو مجموعة فرعية من الذكاء الاصطناعي تسمح للآلات بالتعلم من البيانات دون أن تتم برمجتها بشكل صريح.

على أرض الواقع غالبًا ما تتم مناقشة التعلّم الآلي والذكاء الاصطناعي معًا، وفي بعض الأحيان يتم استخدام المصطلحين بالتبادل، لكنهما لا يعنيان نفس الشيء. ومن المهم هنا أن نذكر أنه على الرغم من أن جميع تقنيات التعلم الآلي تُعد ذكاءً اصطناعيًا، إلا أنه ليس كل ذكاء اصطناعي يمثل تعلمًا آليًا.

 كيف يدعم الذكاء الاصطناعي التعليم في الفصل الدراسي

يرافق الذكاء الاصطناعي (AI) جيلًا كاملاً من الطلاب الذين نشأوا في عالم رقمي سريع التغير، عايشوا فيه انتشار المساعدين الافتراضيين مثل Siri وGoogle Assistant والعديد من التطبيقات الأخرى التي تدعم الذكاء الاصطناعي في جميع أنواع المجالات مثل الرعاية الصحية، والتعليم ووسائل التواصل الاجتماعي والترفيه والروبوتات. من ناحية أخرى يكتسب الذكاء الاصطناعي موطئ قدم في الفصول الدراسية في العديد من الدول، وخاصة في ظل الجهود التي تبذلها اليونيسكو   لإدخال الذكاء الاصطناعي الي الفصول الدراسية، حيث أكدت على أن الذكاء الاصطناعي (AI) يمتلك القدرة على مواجهة بعض أكبر التحديات في التعليم اليوم، وتسريع التقدم نحو الهدف الرابع من أهداف التنمية المستدامة،

الطريف في الموضوع أن الذكاء الاصطناعي يمكنه تحسين التجربة التعليمية وتعزيز ثقافة التعلم بطرق كان يُعتقد في السابق أنها مستحيلة، مثال على ذلك:

الحد من ظاهرة التسرب المدرسي: 

قد يتساءل الكثير، كيف يمكن أن يساعد الذكاء الاصطناعي في منع الطلاب من التسرب من المدرسة؟ من خلال فحص علامات الإنذار المبكر المستقاة من الذكاء الاصطناعي، يمكن للمدرسين والإداريين التدخل مع الطلاب المعرضين للخطر قبل تركهم المدرسة.

يرتبط التسرب من المدرسة بالعديد من العوامل بما في ذلك التغيب المتكرر، والاختبار السيئ ، والواجبات المنزلية غير المكتملة ، وعدم المشاركة في الأنشطة اللامنهجية. من خلال التنقيب عن البيانات التعليمية والتحليل الإدراكي للبيانات، يمكن للأنظمة المدرسية التدخل قبل حدوث التسرب

يعد تطبيق أنظمة الذكاء الاصطناعي في مرحلة مبكرة أمرًا أساسيًا لمنع التسرب من الدراسة، بفضل التحليلات التنبؤية يمكن استخدام البيانات للتدخل مع الطلاب المعرضين للخطر، مما يساعد على تسريع معدل التخرج من المدارس في وقت قصير.

التعلم المخصص: لا يوجد طالبان متماثلان تمامًا. البعض متعلمون بصريون، بينما البعض الآخر عملي، يطرح البعض أسئلة والبعض الآخر خجول بعض الشيء. لهذا السبب، يعد التعلم الفردي أمرًا بالغ الأهمية للتجربة التعليمية لكل طالب. الذكاء الاصطناعي يجعل التعلم المخصص ممكنًا. في Carnegie Learning، على سبيل المثال، تتكيف تقنية الذكاء الاصطناعي المتطورة مع مستوى التعلم لكل طالب في الوقت الفعلي. توفر المنصة ملاحظات شخصية وتقييمات وإرشادات.

بالنسبة للآباء، يستخدم الذكاء الاصطناعي التحليلات التنبؤية للتنبؤ بالتخصص الذي يتجه إليه الطفل بناءً على أدائهم الفردي في البرنامج. يمنح هذا الآباء والمعلمين فرصة للتدخل إذا خرج الطالب عن المسار الصحيح. وبالنسبة للطلاب الذين يحتاجون إلى دروس خصوصية أو تعليمات إضافية، يعمل الذكاء الاصطناعي على سد هذه الفجوة. يُعد معلمو الذكاء الاصطناعي وروبوتات الدردشة، رغم افتقارهم لإنسانية المعلم الحقيقي، فرصة جيدة للأطفال لصقل مهاراتهم في المنزل من خلال توفير بيئة تعليمية فردية، يمكن للطلاب العمل على نقاط ضعفهم وتلقي ردود سريعة على أي أسئلة قد تكون لديهم.

الاختبارات والتقييمات: إحدى الطرق الفريدة التي يمكن بها تطبيق الذكاء الاصطناعي في التعليم هي من خلال الاختبار. التقييمات الخفية، وهي اختبارات مدعومة بالذكاء الاصطناعي ولا يدركها الطلاب على أنها تقييمات. في هذه الحالات، ينشغل الطلاب بالطبيعة التفاعلية للدرس لدرجة أنهم لا يدركون أنهم يخضعون للاختبار من ناحية أخرى، يزيل الاختبار المخصص الضغط الذي يشعر به بعض الطلاب لمقارنة أنفسهم بالآخرين. عندما يتم تصميم التقييم وفقًا لتجربة كل طالب، يتم تصنيف كل شخص وفقًا لمقياسه الخاص. هذا يدعم بيئة تعليمية أكثر سعادة وأقل إرهاقًا.

إزالة حواجز التواصل واللغة: يقوم الذكاء الاصطناعي أيضًا بخطوات واسعة لتضييق الفجوات بين الطلاب الذين يعانون من ضعف البصر أو السمع وكذلك أولئك الذين يتحدثون لغات أخرى. يعمل مكون إضافي جديد في PowerPoint يسمى Presentation Translator على زيادة مستوى الفرص للطلاب من خلال إنشاء ترجمة في الوقت الفعلي لعروض المعلم التقديمية. يمكن أن يساعد هذا التعلم الآلي أيضًا الطلاب على أخذ دورات عن طريق التعلم عن بعد، سواء بسبب المرض أو الإصابة أو بسبب عدم تقديم الدورات الدراسية في المدرسة التي يحضرون إليها.

رؤى أفضل للتدريس: نظرًا لأن الذكاء الاصطناعي يدرس المزيد والمزيد من عمل الطلاب، يمكنه تحديد مجالات المشكلات الشائعة في التعلم. لقد كان هذا مفيدًا بشكل خاص في الموضوعات المتقدمة والمعقدة مثل الكيمياء وحساب التفاضل والتكامل، يمكن للذكاء الاصطناعي مساعدة المعلمين على تحديد المفاهيم الدقيقة الأكثر إرباكًا للطلاب بناءً على الأسئلة التي يتم الإجابة عليها بشكل غير صحيح في أغلب الأحيان. باستخدام الرؤى المكتسبة من الذكاء الاصطناعي، يمكن للمدرسين استهداف خطط الدروس والمناهج الدراسية لقضاء المزيد من الوقت في تعزيز المهارات الصعبة وتقليل الوقت في المهارات الأكثر سهولة، مما يوفر الوقت لكل من المعلمين والطلاب على المدى الطويل.

 كيف يمكن استخدام الذكاء الاصطناعي في التعليم من رياض الأطفال وحتى التعليم الثانوي؟

يلعب الذكاء الاصطناعي بالفعل دورًا في العديد من الفصول الدراسية وله فوائد واعدة يمكن دمجها الآن وفي المستقبل. فيما يلي ثلاث اتجاهات ستتصدر المشهد التعليمي في عام 2022:

• مدرسون أذكياء:

ماذا لو كان بإمكان برنامج الذكاء الاصطناعي أن يلعب دور المعلم أو المدرب، ويقود الطلاب من خلال الدروس وحتى تحفيزهم؛ تؤكد نانسي بلاك؛ مؤسسة Block Uncarved وقائدة مشروع برنامج AI Explorations التابع لـ ISTE، على أن الذكاء الاصطناعي يمكن أن يدعم المتعلمين بعدة طرق. وبصفتها باحثة في جامعة كولومبيا، فهي تستكشف كيف تؤثر تفاعلات الأفتار على الطلاب. تقول بلاك: "هناك بعض الأبحاث الواعدة حقًا حول استخدام عوامل الذكاء الاصطناعي التي تدعم الفتيات والطلاب الملونين، القادرين على - في موقف أقل خطورة - طلب المساعدة والحصول على التعلم الاجتماعي، حتى عندما يتعلمون بشكل مستقل".

• 
  
• الدمج ما بين الجيل التالي من حلول الأمن السيبراني وتقنية الذكاء الاصطناعي

يساهم استخدام الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة في تشكيل منظومة الأمن السيبراني وصناعة تكنولوجيا المعلومات. على سبيل المثال، يمكن لهذه التقنيات "أن تقدم لمتخصصي أمن تكنولوجيا المعلومات طريقة لفرض ممارسات الأمن السيبراني الجيدة وتقليص مستويات الهجوم بدلاً من المطاردة المستمرة للنشاط الضار". وهنا قد نتساءل: ماذا يعني ذلك بالنسبة للمدارس؟

بين كانون الثاني (يناير) ومايو (أيار) 2020، مع انتشار الوباء، زاد استخدام تطبيقات الإدارة والتعاون عن بُعد بنسبة كبيرة في المدارس، ومع الارتفاع في التطبيقات عبر الإنترنت للتعليم والتعلم، "تنفق المؤسسات التعليمية أكثر على أمان الأجهزة الطرفية، لكنها تكتسب رؤية وتحكمًا أقل. هذا هو المكان الذي تلعب فيه تقنيات الأمان المدعومة بالذكاء الاصطناعي دوراً مفصلياً، للتعرف على التهديدات الخطيرة المحتملة - المعروفة وغير المعروفة - في الوقت الفعلي دون الحاجة إلى التوقيعات، مما يزيد من سرعة اتخاذ الإجراءات عبر بروتوكول أمان استباقي ومبسط،"

أصبحت حلول الأمن السيبراني المدعومة بالذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي أكثر شيوعًا في المناطق التعليمية لأنها تمنح الوقت لفرق تكنولوجيا المعلومات الصغيرة بتوسيع نطاق الأمن.

• اعتماد روبوتات المحادثة على الذكاء الاصطناعي لتحسين الاتصال والدروس الخصوصية

ثبت أن روبوتات المحادثة التي تعمل بالذكاء الاصطناعي تعمل على تحسين كفاءة الفصل الدراسي ومساعدة المعلمين على التواصل مع أولياء الأمور. منذ بداية الوباء، بدأ المزيد من استخدامات روبوتات المحادثة في اكتساب قوة، حيث يمكن أن تساعد برامج الدردشة الآلية في سد فجوة المساواة بين الطلاب الذين لا يستطيعون تحمل تكاليف مدرسين خاصين وأولئك الذين يستطيعون ذلك.

من الواضح أن الذكاء الاصطناعي سيستمر في تحسين استراتيجية التدريس وجعل التعليم الابتدائي والمتوسط ​​والثانوي أكثر فعالية للطلاب في السنوات القادمة. مع توفر المزيد من التكنولوجيا، سيكون المعلمون والمسؤولون والإدارات التعليمية مسؤولين عن التعلم الموثوق به وتطبيق رؤاهم على التدريس في الفصل الدراسي وما بعده.