Chatboti ve vzdělávání
Úvod
Pokud vycházíme z premisy předmětu Učící se společnosti, jakožto rámce témat o možnostech a přístupech v moderním vzdělávání, jistě nedílnou součástí a průnikem mnoha témat budou technologie. Ty značně ovlivnily vývoj na poli studia, vzdělávání a přístupu k informacím v obecné rovině. Tato práce je užším způsobem zaměřena na konkrétní technologii, která může představovat rozšíření nebo podporu v rámci individuálního vzdělávání. S ohledem na dnešní dobu a každodenní praxi, jsou technologie nedílnou součástí nejen ve vzdělávání. To je potřeba zmínit ze dvou důvodů. Prvním je poukázání na to, že technologie nás v různých podobách provázejí takřka každý den. Druhým důvodem je vytyčení oblastí, kterých se popisované technologie týkají. V této práci bude pojednáváno o chatbotech, jakožto možné podpory ve vzdělávání. Zmíněné oblasti, kterých se technologie chatbotů dotýká jsou mimo jiné strojové rozpoznávání přirozeného jazyka, umělá inteligence, programování, konverzační agenti, sociologie, kognitivní funkce, designování a mnoho dalších s ohledem na účel a prostředí implementace chatbota.
Tato technologie se vyvíjí již od poloviny minulého století, ale reálné uplatnění nachází až v dnešní době, respektive s rozvojem webu 2.0. Zároveň s významným posunem na poli vývoje umělé inteligence a strojového učení vznikly vhodné podmínky pro implementaci chatbotů do různých odvětví. Největší využití má tato technologie v online zákaznické podpoře firem, prodávajících nebo nabízejících libovolné služby, tedy v komerční oblasti. Chatboti formou FAQ odpovídají na často kladené otázky, instantně poskytují informace týkajících se produktů nebo služeb. Vznikají tak významné benefity implementace jak pro daný podnik, tak pro uživatele, který si žádá odpověď. Další využití má tato technologie v prodeji, kdy je možné nabízet produkty, uvést prvotní konverzaci, navést klienta na konkrétní cestu, kterou se chce vydat. Tím je myšleno k službě nebo informaci, kterou vyžaduje pro vyřízení nebo nasměrování na správně oddělení, kde si klienta převezme operátor. Jinou oblastí je podnikové využití. Taková implementace může být vhodná pro automatizaci personálních interakcí s podnikovým systémem, rychlá zpětná vazba na základní otázky týkajících se například přihlašování a registrací nebo zaměstnanecké řízení dotazů.
Využití lze reflektovat také v institucích, ať už v soukromé nebo státní sféře. Většinou se jedná o sběr dat, což má poskytnout efektivnější fungovaní komunikace mezi danou institucí a klientem. Typickým příkladem může být implementace chatbota do bankovního systému. Chatbot tak může klientovi například pomoci s náležitostmi týkajících se údajů nutných pro určitý úkon. V takovém případě třeba může informovat, co bude klient potřebovat k vyřízení určitého požadavku nebo by mohl ověřit kontaktní údaje a podobně.
Chatbot však lze implementovat do řady jiných odvětví a oblastí, kde dochází k interakci s člověkem. Může rychle a efektivně provádět úkoly, které se opakují a které lze bezpečně automatizovat. Většinou tak lze ušetřit několik kroků mezi propojením člověka a konkrétního cíle, tedy služby, které chceme dosáhnout.
Implementace v oblasti vzdělávání
V kontextu předchozího odstavce se lze konečně zaměřit na vzdělávání. V procesu učení hraje význačnou část hledaní informací, orientace ve zdrojích a propojování různých oblastí do jednotného kontextu. Též je třeba dosáhnout nějakého cíle, aby bylo učení produktivní. A tímto směrem je tato práce napnuta. Jedná se o představení, jak může technologie chatbotů pomoci v učení, jakou podporu může přinést a zdali může být vhodnou podporou při dosahování cílů.
Jak už bylo naznačeno, chatboti v určitých oblastech výuky již byli nasazeni. Ve většině se jedná o pilotní projekty, kde se zkoumá, jak studenti interagují a zdali chatboti dokáží plnit, co se od nich očekává. K tomu v dnešní době slouží celá řada platforem, díky kterým je možné sestavit chatbota a dále jej trénovat pro potřeby dané výzkumné práce nebo projektu. Mezi nejznámější platformy patří například Juji[1], Chatfuel[2] nebo WotNot[3]. Tyto platformy nabízejí poměrně snadné vytvoření chatbota. Jedná se o předem definovaný rámec možností, do kterých je potřeba vložit svoje data. Nejedná se vyloženě o typický framework, a to z toho důvodu, že tyto platformy jsou povětšinou no code. V uživatelsky přívětivém prostředí tak lze sestavovat sady pokynů pro chatbota, aniž by bylo nutné znát jakýkoliv programovací jazyk. Naopak hnací silou a důležitým aspektem je integrovaná umělá inteligence. Ta má kognitivní schopnosti, tedy učí se v reálném čase podle toho, jaká data vkládáme do databáze chatbota.
Frameworky týkající se chatbotů však existují. Jinou možností, jak získat vlastního chatbota je jeho vlastní naprogramování. K tomu jsou vhodné jazyky jako Python, PHP nebo Java, ale využívá se jich mnohem více.[4] Zmiňované frameworky jako Wit.ai nebo Microsoft Bot Framework poskytují prostředí pro vložení vlastního kódu nebo úpravu, včetně nastavování zabezpečení, složitých konfigurací a mnoho dalšího.[5] K tomu už jsou zapotřebí pokročilejší znalosti programování a práce s databázemi. Logicky tento proces trvá mnohem déle.
Vlastnosti chatbotů ve vzdělávání
Na řadu přichází otázka, jak je to tedy s chatboty nasazenými ve vzdělávání. Jaké plní funkce?
V první řadě je třeba vymezit prostředí, kde je možné tuto technologii využít. Jak už bylo nastíněno, chatbot je ve své podstatě spíše podpora v procesu učení. Pomocníkem a zprostředkovatelem mezi učitelem a studentem. Vzhledem k tomu, že se jedná o software, je tedy samozřejmé, že se může uplatnit opět pouze v rámci nějakého operačního systému. V případě nasazení ve vzdělávání se obvykle jedná o e-learningové kurzy, MOOC nebo školní a knihovnické portály.
Mezi základní benefity chatbota patří personalizace interakcí a neomezená použitelnost. V praxi to znamená, že uživatel dostává odpovědi na konkrétní otázky a tuto technologii může v jeden okamžik využít neomezené množství lidí a to kdykoliv. Pokud se zaměříme na vlastnosti, které mohou podporovat proces učení, jedná se například o formu povzbuzování. Chatbot může zasílat pravidelné upomínky nebo upozornění. Studenti se mohou pouštět do konverzací, které jim pomohou dostat se ke zdrojům týkajících se kurzu. V podstatě se tak může jednat o sofistikovanější interaktivní FAQ. Dále mohou implementovaní chatboti kontrolovat zadané úkoly, pomoci při drobné práci jako je kontrola pravopisu. Lze je využít i z hlediska analýzy pro sledování pokroků studenta.[6]
E-learning a online prostředí
E-learningové kurzy jsou většinou děleny do modulů, zároveň jsou tvořeny učiteli, kteří je musí naplnit obsahem, který v čase postupně aktualizují. Pokud se do databáze chatbota nahrají jednotlivé obsahy, chatbot může plnit roli pomocného učitele. Respektive dokáže vyhledávat v jednotlivých částech a nabízet uživateli relevantní odpovědi. Ve výzkumné studii Bio-Inspiring Learning Style Chatbot Inventory Using Brain Computing Interface to Increase the Efficiency of E-Learning se autoři zabývají zkoumání vztahů mezi lidskými osobnostmi (introverti — extroverti), biologickými signály a chováním při procesu učení pomocí e-learningových kurzů. V této práci se uvádí, že e-learningové kurzy se sice s nástupem technologií značně rozšířily, avšak procento jejich nedokončení je příliš vysoké. Jedno ze zjištění, které je v práci uvedeno naznačuje, že pomoci snížit tento pokles dokáže větší personalizace a zaměření se na studenta. A tímto pojítkem by mohla být právě implementace chatbota.[7]
Role chatbota ve vzdělávání
Jaká by tedy mohla být jeho role. Ve většině případů se autoři chatbotů snaží co nejvíce přizpůsobit potřebám studentů v daném (online) prostředí. Vzhledem k tomu, že e-learningové kurzy většinou navštěvuje větší počet studentů, je náročné odpovídat všem na otázky. Základní role chatbota by v tomto případě mohla být něco jako asistent učitele. Pokud bude chatbot dobře vycvičený, jeho algoritmus by měl zvládat odpovídat na základní a často se opakující dotazy. Na složitější by odpovídal učitel.[8]
V práci Conversation Technology With Micro-Learning: The Impact of Chatbot-Based Learning on Students’ Learning Motivation and Performance , se autoři pomocí výzkumných metod pokoušejí srovnávat klasický typ výuky konkrétního obsahu a výuky formou micro-learningu s podporou chatbota. Ten byl vytvořen přesně pro tento účel a jeho databáze obsahovala data z učebnice, která sloužila všem kontrolovaným skupinám ve výzkumu. Podle výsledků se studijní výkon jednotlivých skupin významně nelišil. Avšak vnitřní motivace byla prokazatelně vyšší u studentů, kteří pracovali s chatbotem. Důvod tohoto rozdílu vidí autoři práce v podobě výukového systému, tedy v odlišnosti klasické výuky a edukace pomocí e-learningu s podporou chatbota. To samo o sobě není nikterak relevantní pro vyvozování závěrů. Důležité jsou spíše data o účastnících (respondentech) výzkumu, které poukazovaly na to, jak skupina pracující s chatbotem vnímala vztah mezi nimi a technologií a jaké benefity jim přinesla. Konkrétně šlo o zpětnou vazbu, možnost vracet se k obsahu interaktivní formou, studenti vnímali menší nátlak ať už pro požadavky na plnění úkolů, tak z důvodu obavy vyrovnání se ostatním. Chatbot hrál v tomto výzkumu spíše roli osobního učitele, motivátora a managera znalostí. Studenti oceňovali především flexibilitu, možnost učení se vlastním tempem s ohledem na konkrétní preference. To jim dalo pocit autonomie v učení se nového obsahu a možnost volby, jak se na výuku připravit.[9]
Oblasti zapojení chatbotů
E-learningové kurzy a technologie podporující výuku jsou čím dál hojněji využívány. Pokud je ale tato práce směřovaná na technologii chatbotů, bylo by dobré také poukázat v jakých oblastech vzdělávání se v dnešní době využívají. V práci A review of opportunities and challenges of chatbots in education se autoři zabývají reflexí využití chatbotů ve vzdělávání od počátku po současnost a metodou rešerší literatury se snaží získat výsledky. Jedním z objevů je přehled nejčastějšího využití v konkrétních oborech. Bylo zjištěno, že nejčastěji se chatboti nasazují v učení se jazyků, dále ve strojírenství a informatice. Další velká skupina nebyla specifikována a následně pokračují postupným výčtem, kde se nacházejí oblasti jako lékařství, ošetřovatelství, sociální vědy, obchod a management nebo design.[10]
Příklady chatbotů zapojených do vzdělávání
Na závěr si představíme nejznámější chatboty určené pro výuku v kontextu této práce. Jedním z nich je dozajista Jill Watson. Ten byl sestaven pro potřeby učitele ke zvládání rutinních úkolů. Poprvé byl použit v online diskuzním fóru, kde odpovídal na otázky studentů. Údajně studenti nebyli schopni na konci semestru odhalit, kdo z odpovídajících byl chatbot a kdo nikoliv. Tento chatbot je stále ve vývoji. Avšak jeho vyvinutá umělá inteligence dokáže zajímavé věci. Například umí zjistit, co konkrétní student z daného obsahu lekce zvládá a co ne. Poté relevantně upraví nabízené učební moduly tak, aby nejlépe vyhovovali uživateli.[11]
Chatbot jménem Pounce pochází z Georgia State University a jeho hlavním úkolem je pomoci začínajícím studentům s orientací ve výuce a přípravě na ni. Chatbot zasílá studentům textové zprávy, které obsahují informace o zadaných úkolech, zkouškách a jiných událostech. Zároveň slouží jako podpora v akademických otázkách. Umí také zprávy přijímat, třeba v případě, pokud chce dotyčný student zaslat zprávu učiteli. Poprvé byl chatbot nasazen v roce 2016 a podle výsledků výrazně přispěl k úspěchu studentů absolvovat jednotlivé předměty.[12]
Dalším chatbotem, který zapadá do tohoto výčtu se jmenuje CiSa. Ten je určený pro zahraniční studenty, kteří potřebují pomoci se získáním informací týkajících se školních záležitostí. Má jim pomoci se sociální začlenění v rámci akademického prostředí. Tato technologie byla implementována pomocí Google DialogFlow do Facebook messengeru.[13]
Zajímavým projektem je také NerdyBot. Podobně jako Jill Watson dokáže upozorňovat studenty na důležité události, avšak vývojáři se pokusili designovat tohoto chatbota tak, aby co nejlépe vyhovoval dnešní generaci studentů. Přizpůsobili prostředí chatovací platformě, aby působilo jako skutečný messenger klient a tím zvýšili komfort pro uživatele.[14]
Závěr
Technologie chatbotů má před sebou ještě dlouhou cestu a zdaleka se nemůže považovat za plnohodnotný způsob vedení výuky. Jak už bylo několikrát zmíněno, stále se jedná spíše o pomocníka nebo možnost, jak zefektivnit výukový proces. Zároveň lze sledovat narůstající trend v počtech implementací a průnik do různých oblastí nejen ve vzdělávání, ale snad ve všech oborech a odvětvích. S postupným zlepšování umělé inteligence a NLP dochází k výrazným posunům v tom, co chatbot dokáže zvládnout a postupně se tak i posouvá jeho role. Od pomocného asistenta učitele nebo managera akademických činností pro studenty, se tak jednou může stát relevantním zdrojem ve studiu a kvalitním průvodcem znalostmi.
Reference
[1] Juji: Cognitive AI Assistants. A Workforce without Limits. [online]. [cit. 2022–06–29]. Dostupné z: https://juji.io/
[2] Chatfuel: Do what inspires, automate everything else [online]. [cit. 2022–06–29]. Dostupné z: https://chatfuel.com/
[3] WotNot: Automate interactions with your current and future customers today! [online]. [cit. 2022–06–29]. Dostupné z: https://wotnot.io/
[4] DIALANI, Priya. BEST LANGUAGES TO BUILD AI CHATBOT. Analytics Insight [online]. February 10, 2019 [cit. 2022–06–29]. Dostupné z: https://www.analyticsinsight.net/best-languages-to-build-ai-chatbot/
[5] REHAN, Adnan. 10 Best Chatbot Development Frameworks to Build Powerful Bots. Geekflare: Your trusted source for Technology Resources [online]. November 24, 2020 [cit. 2022–06–29]. Dostupné z: https://geekflare.com/chatbot-development-frameworks/
[6] CLARIZIA, Fabio, Francesco COLACE, Marco LOMBARDI, Francesco PASCALE a Domenico SANTANIELLO. Chatbot: An Education Support System for Student. CASTIGLIONE, Arcangelo, Florin POP, Massimo FICCO a Francesco PALMIERI, ed. Cyberspace Safety and Security [online]. Cham: Springer International Publishing, 2018, 2018–09–23, s. 291–302 [cit. 2022–06–29]. Lecture Notes in Computer Science. ISBN 978–3–030–01688–3. Dostupné z: doi:10.1007/978–3–030–01689–0_23
[7] RAJKUMAR, R. a Velappa GANAPATHY. Bio-Inspiring Learning Style Chatbot Inventory Using Brain Computing Interface to Increase the Efficiency of E-Learning. IEEE Access [online]. 2020, 8, 67377–67395 [cit. 2022–06–29]. ISSN 2169–3536. Dostupné z: doi:10.1109/ACCESS.2020.2984591
[8] G. Molnár a Z. Szüts, „The Role of Chatbots in Formal Education“, 2018 IEEE 16th International Symposium on Intelligent Systems and Informatics (SISY) , 2018, s. 000197–000202, doi: 10.1109/SISY8546.2018
[9] YIN, Jiaqi, Tiong-Thye GOH, Bing YANG a Yang XIAOBIN. Conversation Technology With Micro-Learning: The Impact of Chatbot-Based Learning on Students’ Learning Motivation and Performance. Journal of Educational Computing Research [online]. 2021, 59(1), 154–177 [cit. 2022–06–30]. ISSN 0735–6331. Dostupné z: doi:10.1177/0735633120952067
[10] HWANG, Gwo-Jen a Ching-Yi CHANG. A review of opportunities and challenges of chatbots in education. Interactive Learning Environments [online]. 1–14 [cit. 2022–06–30]. ISSN 1049–4820. Dostupné z: doi:10.1080/10494820.2021.1952615
[11] AI-Powered Adaptive Learning: A Conversation with the Inventor of Jill Watson. Online education [online]. [cit. 2022–06–30]. Dostupné z: https://www.onlineeducation.com/features/ai-teaching-assistant-jill-watson
[12] Classroom Chatbot Improves Student Performance, Study Says. Georgia State University [online]. MARCH 21, 2022 [cit. 2022–06–30]. Dostupné z: https://news.gsu.edu/2022/03/21/classroom-chatbot-improves-student-performance-study-says/
[13] HEO, Jeongyun a Jiyoon LEE. CiSA: An Inclusive Chatbot Service for International Students and Academics. STEPHANIDIS, Constantine, ed. HCI International 2019 — Late Breaking Papers [online]. Cham: Springer International Publishing, 2019, 2019–08–31, s. 153–167 [cit. 2022–06–30]. Lecture Notes in Computer Science. ISBN 978–3–030–30032–6. Dostupné z: doi:10.1007/978–3–030–30033–3_12
[14] MOLNAR, Gyorgy a Zoltan SZUTS. The Role of Chatbots in Formal Education. In: 2018 IEEE 16th International Symposium on Intelligent Systems and Informatics (SISY) [online]. IEEE, 2018, 2018, s. 000197–000202 [cit. 2022–06–30]. ISBN 978–1–5386–6841–2. Dostupné z: doi:10.1109/SISY.2018.8524609
