智能輔導(dǎo)系統(tǒng)已經(jīng)顯示出可以有效地幫助教授某些學(xué)科，例如代數(shù)或語(yǔ)法，但是創(chuàng)建這些計(jì)算機(jī)化的系統(tǒng)既困難又費(fèi)力。現(xiàn)在，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的研究人員已經(jīng)表明，實(shí)際上可以通過(guò)教計(jì)算機(jī)進(jìn)行教學(xué)來(lái)快速構(gòu)建它們。

通過(guò)使用一種采用人工智能的新方法，教師可以通過(guò)演示解決某個(gè)主題中的問(wèn)題的幾種方法來(lái)教計(jì)算機(jī)，例如添加多列，并在計(jì)算機(jī)響應(yīng)不正確時(shí)進(jìn)行糾正。

卡內(nèi)基梅隆大學(xué)人機(jī)交互研究所(HCII)學(xué)生Daniel Weitekamp III表示，值得注意的是，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不僅要學(xué)會(huì)以教授的方式解決問(wèn)題，而且要泛化以解決該主題中的所有其他問(wèn)題，并以與老師不同的方式來(lái)解決問(wèn)題。

Weitekamp解釋說(shuō)：“學(xué)生可能會(huì)學(xué)習(xí)解決問(wèn)題的一種方法，而這已經(jīng)足夠了。” “但是，輔導(dǎo)系統(tǒng)需要學(xué)習(xí)解決問(wèn)題的各種方法。”它需要學(xué)習(xí)如何教授解決問(wèn)題的方法，而不僅僅是學(xué)習(xí)如何解決問(wèn)題。

人機(jī)交互和心理學(xué)教授Koedinger說(shuō)，對(duì)于開(kāi)發(fā)基于AI的輔導(dǎo)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)，這一挑戰(zhàn)一直是一個(gè)持續(xù)的問(wèn)題。智能輔導(dǎo)系統(tǒng)旨在持續(xù)跟蹤學(xué)生的進(jìn)度，提供下一步提示并挑選有助于學(xué)生學(xué)習(xí)新技能的練習(xí)問(wèn)題。

當(dāng)Koedinger和其他人開(kāi)始建立第一批智能導(dǎo)師時(shí)，他們手工編寫(xiě)了生產(chǎn)規(guī)則。他說(shuō)，這一過(guò)程每個(gè)導(dǎo)師每小時(shí)要花費(fèi)大約200個(gè)小時(shí)的開(kāi)發(fā)時(shí)間。后來(lái)，他們將開(kāi)發(fā)一條捷徑，在其中他們將嘗試演示解決問(wèn)題的所有可能方法。他指出，這將開(kāi)發(fā)時(shí)間減少到40或50小時(shí)，但是對(duì)于許多主題，幾乎不可能展示所有可能問(wèn)題的所有可能解決方案，從而降低了快捷方式的適用性。

新方法可以使教師在大約30分鐘的時(shí)間內(nèi)創(chuàng)建30分鐘的課程，在智能導(dǎo)師的開(kāi)發(fā)人員中，Koedinger將其稱為“宏偉愿景”。

Koedinger說(shuō)：“到目前為止，要成為完整的智能導(dǎo)師，唯一的方法就是編寫(xiě)這些AI規(guī)則。” “但是現(xiàn)在系統(tǒng)正在編寫(xiě)這些規(guī)則。”

由Weitekamp，Koedinger和HCII系統(tǒng)科學(xué)家Erik Harpstead撰寫(xiě)的描述該方法的論文被計(jì)算系統(tǒng)中的人為因素會(huì)議(CHI 2020)接受，該會(huì)議原定于本月召開(kāi)，但由于新冠病毒COVID-19大流行而被取消。目前，該論文現(xiàn)已發(fā)表在計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)數(shù)字圖書(shū)館的會(huì)議記錄中。

這種新方法利用了一種模擬學(xué)生學(xué)習(xí)方式的機(jī)器學(xué)習(xí)程序。Weitekamp為該機(jī)器學(xué)習(xí)引擎開(kāi)發(fā)了一個(gè)教學(xué)界面，該界面易于使用，并且采用了“顯示并糾正”過(guò)程，該過(guò)程比編程容易得多。

對(duì)于CHI論文，作者展示了他們?cè)诙嗔屑臃ㄖ黝}上的方法，但是基礎(chǔ)機(jī)器學(xué)習(xí)引擎已被證明可用于各種主題，包括方程求解、分?jǐn)?shù)加法、化學(xué)、英語(yǔ)語(yǔ)法和科學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

該方法不僅加快了智能導(dǎo)師的發(fā)展，而且有望使教師(而不是AI程序員)構(gòu)建自己的計(jì)算機(jī)化課程成為可能。例如，有些老師對(duì)如何教授加法或在化學(xué)中使用哪種表示法有自己的偏好。

Koedinger說(shuō)，新界面將使教師能夠?yàn)锳I導(dǎo)師創(chuàng)建他們喜歡的作業(yè)，從而可以增加智能導(dǎo)師的采用率。

他補(bǔ)充說(shuō)，使教師能夠構(gòu)建自己的系統(tǒng)也可以導(dǎo)致對(duì)學(xué)習(xí)的更深刻見(jiàn)解。創(chuàng)作過(guò)程可能會(huì)幫助他們識(shí)別作為專家自己不會(huì)遇到的學(xué)生的問(wèn)題所在。

Koedinger解釋說(shuō)：“機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)經(jīng)常在與學(xué)生相同的地方絆倒。” “當(dāng)您在教計(jì)算機(jī)時(shí)，我們可以想象老師可能會(huì)因?yàn)殡y于學(xué)習(xí)機(jī)器而對(duì)難以學(xué)習(xí)的東西有了新的認(rèn)識(shí)。”

這項(xiàng)研究得到了教育科學(xué)研究所和Google的部分支持。