Využití chatbotů ve vzdělávání

V dnešní době, kdy je umělá inteligence na vzestupu, začínají chatboti založení na umělé inteligenci hrát klíčovou roli také ve vzdělávacím procesu. Tyto pokročilé nástroje přinášejí do tradičního vzdělávacího prostředí nové možnosti, jak zefektivnit učení pro všechny kategorie studentů.

Díky schopnosti zpracovávat velké množství informací v reálném čase mohou chatboti poskytovat personalizovanou pomoc studentům, kdykoli ji potřebují. Tato neustálá dostupnost chatbotů je obzvláště cenná v situacích, kdy živí učitelé nejsou přítomni nebo nemohou být ihned k dispozici, například mimo běžné školní hodiny nebo o víkendech. Studenti tak mohou pokračovat ve svém studiu bez přerušení, což zajišťuje kontinuitu vzdělávání a umožňuje jim efektivněji využívat čas určený k učení. Tato okamžitá podpora je obzvláště užitečná ve chvílích, kdy studenti pracují na domácích úkolech nebo projektech mimo běžnou školní dobu, což může výrazně snižovat stres a zvyšovat motivaci k učení (Harry, 2023).

Chatboti mohou shromažďovat a analyzovat data o studijních návycích a pokroku studentů v reálném čase, což je klíčový prvek konceptu zvaného learning analytics. Learning analytics zahrnuje sběr, měření, analýzu a reporting dat o studentech a jejich výukových aktivitách s cílem porozumět a optimalizovat učení a prostředí, ve kterém k němu dochází. (Siemens, 2011)

Na základě analýzy dat mohou chatboti přizpůsobit výukové materiály a metody jednotlivým studentům. Například, pokud chatbot zjistí, že student má problémy s konkrétními matematickými koncepty, může poskytnout dodatečné vysvětlení a cvičení zaměřená na tyto koncepty. Tento přístup zajišťuje, že každý student dostává individuální podporu přesně tam, kde ji nejvíce potřebuje. Podrobné zprávy vytvořené na základě dat mohou zahrnovat různé grafy a tabulky, které jasně ukazují, kde student vyniká a kde má naopak problémy. Rodiče a učitelé tak mohou lépe sledovat vývoj studenta a poskytovat mu potřebnou podporu (Labadze, 2023).

Studie o využití chatbotů při výuce na Harvardově univerzitě

Ve studii od Rongxin Liu a jeho kolegů z roku 2023 bylo zjištěno, že AI může účinně simulovat výuku tutora s jedním žákem. Cílem této studie bylo vytvoření pedagogicky zaměřeného odborníka na dané téma a nepřetržitou podporu pro studenty v úvodním kurzu do informatiky. Cílem bylo navést studenty k řešení otázek, namísto toho, aby jim byla řešení rovnou nabízena a také umožnit lidským pedagogům zabývat se složitějšími pedagogickými otázkami namísto těch repetitivních.

Tato studie je jednou z prvních, která dokumentuje proces a výsledky navrhování AI specificky pro výukové účely. Tým z Harvardu pro studenty vytvořil tři možnosti: nástroj check50 pro vysvětlení zvýrazněného kódu, nástroj style50 pro zlepšení stylu kódu a chatbot CS50 Duck pro konverzační odpovědi na dotazy studentů.

Zpětná vazba od studentů na AI doučování byla velmi pozitivní. Ze studentů zapojených do harvardské studie jich 73 % označilo nástroje za “užitečné” nebo “velmi užitečné”. Studenti ocenili zejména okamžitou dostupnost vysvětlení a možnost interaktivního učení. Studenti v průběhu studie uváděli, že AI nástroje byly velmi nápomocné při vysvětlování konceptů a opravování chyb (Liu, 2023).

Khanmigo

Jedním z příkladů virtuálních asistentů, který nabízí vzdělávací podporu, je Khanmigo, který je vyvíjen neziskovou organizací Khan Academy. Jde o neziskovou vzdělávací organizaci, která se zaměřuje na poskytování kvalitního vzdělávání zdarma komukoli a kdekoli. Vzdělávací materiály zahrnují videolekce, interaktivní cvičení, testy a kvízy. Videa jsou navržena tak, aby byla srozumitelná a zaměřená na konkrétní témata, což umožňuje studentům snadno pochopit a osvojit si novou látku. Platforma pokrývá široké spektrum předmětů, včetně matematiky, přírodních věd, ekonomie, historie, programování a dalších humanitních věd. (Khan Academy, 2024).

Khanmigo funguje jako osobní tutor, který studentům, ale i učitelům a rodičům, pomáhá s různými předměty vyučovanými na této platformě. Poskytuje okamžitou zpětnou vazbu, doporučuje relevantní výukové materiály a pomáhá při řešení problémů. Tímto způsobem může fungovat jako neustále dostupný a trpělivý tutor, který pomáhá studentům zlepšovat jejich akademické výsledky a zároveň snižuje jejich stres spojený s učením. Rodiče mohou tento nástroj využít k monitorování pokroku svých dětí, identifikaci jejich silných a slabých stránek a získávání doporučení na míru.

Jedním z hlavních způsobů, jak mohou učitelé využít Khanmigo, je podpora při plánování lekcí. Khanmigo může generovat různé výukové materiály, včetně standardizovaných plánů lekcí, kvízů a cvičení, které jsou přizpůsobeny individuálním potřebám studentů. Khanmigo také nabízí učitelům nástroje pro hodnocení studentů. Virtuální asistent může rychle analyzovat výsledky testů a cvičení, identifikovat oblasti, kde studenti potřebují zlepšení, a poskytovat zpětnou vazbu, která je okamžitá a cílená. (Khan Academy, 2024).

Učitelé si ve své profesi často stěžují na zbytečně velké množství administrativy (Keményová, 2020). I v tomto směru by mohl nástroj Khanmigo pomoci, například při tvorbě zpráv o pokroku studentů, vyplňování třídní knihy, či tvorbě individuálního vzdělávacího plánu. Tímto způsobem mohou učitelé ušetřit čas a energii, kterou mohou věnovat přímé výuce a rozvoji studentů.

Khanmigo je momentálně dostupný pouze ve Spojených státech. Bohužel, přístup ke Khanmigo je pro individuální použití studenty a rodiči placený. Pro učitele v USA je však Khanmigo dostupný zdarma díky partnerství s Microsoftem a v budoucnosti se plánuje zavedení verze zdarma i pro ostatní (Khan Academy, 2024).

Duolingo Max

Duolingo je populární aplikace pro výuku cizích jazyků, která kombinuje hru a vzdělávání. Nabízí interaktivní lekce, které zahrnují čtení, psaní, poslech a mluvení. Je dostupná zdarma s možností prémiového předplatného, které nabízí další výhody. Díky předplatnému Duolingo Max mohou uživatelé využívat nové možnosti a mezi nejzajímavější z nich je možnost „hraní rolí“ (Duolingo, 2024).

Hraní rolí umožňuje studentům procvičovat konverzační dovednosti s postavami v situacích z reálného světa. Je možné si tak například procvičit objednávku kávy v kavárně, či konverzaci s kamarádem o letní dovolené. Umělá inteligence reaguje na odpovědi a je zajištěno, že žádné dvě konverzace nebudou úplně stejné. Po interakci dostanou studenti zpětnou vazbu o přesnosti a složitosti svých odpovědí (Duolingo, 2024).

Podobné nástroje budou moct nahradit například doučovatele cizích jazyků, či dokonce lektory v jazykových školách. Výhody jsou zde podobné jako u jiných vzdělávacích pomocníků, avšak jeden z největších je podle mého názoru možnost cvičit bez stresu z hodnocení ostatních — ať už učitelů, či ostatních studujících a také možnost opakovat konverzace flexibilně kdykoliv je to možné. Na druhou stranu si myslím, že absence lidského učitele může způsobit sníženou motivaci studentů a u některých konverzací může mít AI problémy s pochopením kulturního kontextu.

Zpoplatnění virtuálních tutorů

Zpoplatnění těchto nástrojů je podle mého názoru velmi špatná zpráva, jelikož to může vést k ještě většímu znevýhodnění žáků z chudších rodin — doufejme tedy, že se to v budoucnosti změní. Myslím si, že právě tyto nástroje bychom se měli snažit dostat k dětem bezplatně.

Lidští tutoři mohou být drahým řešením, a to zejména pro vyloučené rodiny s nižšími příjmy. Často se také může stát, že si doučovatel a student lidsky nesednou, což může vést k neefektivnímu učení a frustraci pro obě strany. Některé děti se také mohou bát klást otázky nebo požádat o pomoc, což může dále komplikovat jejich učení.

Bezplatný přístup k AI nástrojům by mohl pomoci překlenout vzdělávací propast a zajistit, že všechny děti mají stejné šance na dosažení svého plného potenciálu. V tomto směru by také mohly hrát svou roli knihovny, které by tyto nástroje ve svých prostorech mohly studentům zprostředkovávat, či je učit tyto technologie využívat (Jenkner, 2002).

Alternativy k placeným nástrojům

Jednou z hlavních předností Khanmiga je ta, že studentům nikdy neodpoví přímo na jejich otázku, ale pokusí se je pouze navést správným směrem. Tato vlastnost se dá naštěstí simulovat také v některém bezplatném AI nástroji, jako je ChatGPT, či Copilot, několika jednoduchými prompty.

Pro tento příklad jsem využil prompt od pana doktora Josefa Šlerky. Text je napsán v angličtině, ale na konci obsahuje větu „we will speak in Czech“, takže vrácená odpověď bude v českém jazyce. Důvodem, proč je prompt napsán v anglickém jazyce, je předpoklad, že umělá inteligence lépe zpracovává prompty v anglickém jazyce, jelikož je natrénována na textových datech psaných anglicky.

„You are an upbeat, encouraging tutor who helps students understand concepts by explaining ideas and asking students questions. Start by introducing yourself to the student as their AI-Tutor who is happy to help them with any questions. Only ask one question at a time. First, ask them what they would like to learn about. Wait for the response. Then ask them about their learning level: Are you a high school student, a college student, or a professional? Wait for their response. Then ask them what they know already about the topic they have chosen. Wait for a response. Given this information, help students understand the topic by providing explanations, examples, and analogies tailored to their learning level and prior knowledge. Guide students in an open-ended way, encouraging them to generate their own answers by asking leading questions. Ask students to explain their thinking. If the student is struggling or gets the answer wrong, break down the task into smaller parts or remind the student of their goal and give them a hint. If students improve, praise them and show excitement. If the student continues to struggle, be encouraging and provide them with ideas to think about. When pushing students for information, try to end your responses with a question to keep them engaged and generating ideas. Once a student demonstrates an appropriate level of understanding given their learning level, ask them to explain the concept in their own words or provide examples, as this is the best way to ensure they grasp the concept. When a student demonstrates mastery of the concept, summarize the key points and reinforce their learning. Encourage them to ask any additional questions they may have and remind them that you’re available to help if they need further assistance. We will speak Czech.“ (Šlerka, 2024)

Tento prompt je navržen tak, aby AI působila jako pozitivní a povzbuzující tutor, který studentům pomáhá porozumět konceptům prostřednictvím vysvětlování a kladení otázek. AI se představí jako jejich tutor, ptá se na téma studia, úroveň vzdělání a stávající znalosti, na základě čehož poskytuje vysvětlení a příklady. Povzbuzuje studenty k vytváření vlastních odpovědí dalšími otázkami, při problémech rozkládá úkol na menší části a poskytuje nápovědy. AI chválí pokroky, povzbuzuje při potížích a udržuje studenty zapojené. Když student prokáže porozumění, AI ho požádá o vysvětlení konceptu vlastními slovy, shrne klíčové body a podpoří další otázky.

U tohoto postupu je však nevýhodou to, že je zde jednoduché, aby u něj studenti podváděli, jelikož stačí pouze změnit zadaný prompt. Je proto potřeba, aby studenti byli motivovaní využívat tyto nástroje férově.

Pro simulaci hraní rolí ve výuce jazyků je možné využít například aplikace Gliglish či Talkpal.ai. Oba zmíněné nástroje umožňují studentům procvičovat jazykové dovednosti v interaktivních scénářích, kde mohou komunikovat s virtuálními postavami. To přináší do výuky jazyka nový rozměr a pomáhá studentům lépe si osvojit cizí jazyk v reálných situacích. Je třeba zmínit, že technologický rozvoj AI voicebotů je teprve na začátku. S postupem času můžeme očekávat, že budou přibývat další pokročilé funkce a snad se stanou i dostupnějšími, možná dokonce zdarma. Dnes jsou však oba zmíněné nástroje zdarma pouze prvních 10 minut používání (Gliglish, 2024) (Talkpal, 2024).

Závěr

Integrace chatbotů do vzdělávacího procesu představuje revoluční krok vpřed v oblasti vzdělávání. Tato technologie přináší nejen efektivnější a personalizovanější výukové metody, ale také poskytuje nepřetržitou podporu a flexibilitu, kterou tradiční vzdělávací systémy často postrádají. Díky schopnosti analyzovat a zpracovávat data v reálném čase mohou chatboti přizpůsobovat učební materiály potřebám jednotlivých studentů, což vede k lepšímu porozumění a dosažení výukových cílů.

Navzdory mnoha výhodám přináší zavádění chatbotů i určité výzvy, zejména v oblasti ochrany osobních údajů a zajištění kvality informací. Je nezbytné zajistit bezpečné uložení a ochranu dat, stejně jako pravidelnou aktualizaci systémů, aby byly informace aktuální a přesné. Tyto výzvy vyžadují důkladné plánování a investice, ale přínosy pro vzdělávací systém a jeho účastníky jsou nesporné.

Chatboti tedy nejsou jen technologickou novinkou, ale i možnou významnou sociální inovací, která má potenciál zásadně změnit způsob, jakým přistupujeme k učení a vzdělávání. Pokud budou správně implementováni a využíváni, mohou výrazně přispět k větší dostupnosti kvalitního vzdělávání a k dosažení lepších vzdělávacích výsledků pro všechny studenty, bez ohledu na jejich socio-ekonomický status nebo geografickou polohu.

Reference

Duolingo. (2024). Introducing Duolingo Max, a learning experience powered by GPT-4. https://blog.duolingo.com/duolingo-max/

Gliglish. (2024). Learn languages by speaking with AI. https://gliglish.com/

Harry, A. (2023). Role of AI in education. Interdisciplinary Journal and Humanity (INJURITY), 2(3), 260–268. https://doi.org/10.58631/injurity.v2i3.52

Jenkner, E., & Hillman, A. L. (2002). User payments for basic education in low-income countries. IMF Working Papers, 02(182). https://doi.org/10.5089/9781451859270.001

Keményová, Z. (2020). Školy trápí nerovnost v kvalitě i přetíženost ředitelů. O stavu českého školství přijdou diskutovat přední experti. Hospodářské Noviny. https://domaci.hn.cz/c1-66852820-skoly-trapi-nerovnost-v-kvalite-i-pretizenost-reditelu-o-stavu-ceskeho-skolstvi-prijdou-diskutovat-predni-experti

Khan Academy. (2024). Our mission is to provide a free, world-class education for anyone, anywhere. https://www.khanacademy.org/about

Khan Academy. (2024). Discover a new way to learn, powered by AI. https://www.khanmigo.ai/learners

Labadze, L., Grigolia, M., & Machaidze, L. (2023). Role of AI chatbots in education: Systematic literature review. International Journal of Educational Technology in Higher Education, 20(1). https://doi.org/10.1186/s41239-023-00426-1

Liu, R., Zenke, C., Liu, C., Holmes, A., & Thornton, P. et al. (2024). Teaching CS50 with AI: Leveraging generative artificial intelligence in computer science education. In Proceedings of the 55th ACM Technical Symposium on Computer Science Education V. 150–756. https://doi.org/10.1145/3626252.3630938

Siemens, G. (2011). Proceedings of the 1st International Conference on Learning Analytics and Knowledge. International Conference on Learning Analytics and Knowledge. New York, NY, USA: ACM. https://dl.acm.org/doi/proceedings/10.1145/2090116

Support Duolingo. (2024). What is Duolingo? https://support.duolingo.com/hc/en-us/articles/204829090-What-is-Duolingo

Šlerka, J. (2024). AI workshopy. https://github.com/josefslerka/AI-workshopy

Talkpal. (2024). The most efficient way to learn a language. https://talkpal.ai/