最近一个早晨，科学老师丹尼尔·汤普森（Daniel Thompson）在亚特兰大罗恩·克拉克学院（Ron Clark Academy）的六年级学生中巡视，抽查他们的作业，并引导他们讨论当天有关天气和水的课程。他有一个帮手：一个声控人工智能，可以将应用程序和教育视频调到大屏幕智能板上。
当学生问：“有不需要水的动物吗？”Thompson向人工智能提出了问题。几秒钟之内，一段关于袋鼠的插图简介就出现在全班同学面前。
Thompson的声控助手 Origin 是计算机科学家 Satya Nitta 的创意。后者在 IBM 工作多年后创立了一家名为 Merlyn Mind 的公司，他曾在 IBM 尝试创建一种可以直接教授学生的人工智能工具，但失败了。这个早期的、命运多舛的项目基础是 IBM Watson，该人工智能曾击败了几位Jeopardy！（美国智力竞技节目）冠军。
尽管Watson在游戏节目取得了成功，但它在教育学生方面却表现不佳。经过五年时间和 1 亿美元的努力，IBM 团队在 2017 年承认失败。“我们意识到技术还达不到这个程度，”Nitta 说。“它仍然不在那里。”
自2022年11月OpenAI推出ChatGPT以来，越来越多的人工智能导师和助手正在进入学习领域。这些工具中的大多数是聊天机器人，它们利用基于大量数据训练的大型语言模型来理解学生的询问，并通过一系列灵活和有针对性的学习辅助进行对话式回应。这些机器人可以生成测验，总结复杂阅读中的关键点，提供代数方程的逐步图形，并对论文的初稿提供反馈，以及其他任务。
有些工具是针对特定学科的，例如 Writable 和 Photomath，而其他工具则提供更多通用辅导，例如 Socratic（由 Google 创建）和 Khanmigo（由 OpenAI 和可汗学院（一家在线课程非营利提供商）创建的人工智能协作工具涵盖一系列学术科目。
随着工具激增，它们的能力不断提高，只有相对较少的观察者认为教育可以保持不使用人工智能。与此同时，即使是最坚定的技术乐观主义者也不愿说教学最好留给机器人。这场争论的焦点是人工教学与技术的组合。
对人工智能的怀疑通常集中在学生使用该技术偷工减料，以及人工智能产生幻觉或急于回答每一个问题的倾向上。后一种担忧可以通过编程机器人等措施来缓解（尽管没有消除），这些机器人可以根据经过审查的课程材料做出回应。然而，在有效教学的核心，人工智能面临的一个更棘手的挑战却很少受到关注：吸引和激励学生。
Nitta认为，人类交流有一些“深刻的意义”，它可以让有血有肉的老师实时快速发现并解决诸如困惑和兴趣减弱等问题。
他和其他技术和教育专家一样，认为人工智能的最佳用途是增强和扩大教师的影响力，这一愿景的实现有不同的形式。例如，Origin 的目标是让教师更轻松地与学生互动，同时浏览应用程序和其他数字教材。教师不再坐在电脑旁，而是可以在课堂上走动并与学生互动，甚至是与那些希望消失在后面的学生。
教育界的其他人正试图通过使用人工智能来帮助培训导师，进行更富有成效的学生互动，或者通过增加导师可以接触的学生数量来实现这一愿景。最终，这些专家设想了一种伙伴关系，在这种伙伴关系中，人工智能不被要求充当老师，而是要增强人类已经在做的工作的能力。
提高参与度
上个学年，Origin 由该国数千名教师进行了试点，其中包括Thompson和罗恩·克拉克学院的其他三名教师。南亚特兰大私立学校为大多数低收入学生提供大量学费补贴，该学校位于一座砖砌仓库中，经过翻修，看起来像一座低矮的霍格沃茨学校，里面有一座精致的钟楼和一条栖息在主入口上方的带翼龙。
当Thompson在他的学生中走动时，他挥舞着一个带有按钮激活麦克风的细长遥控器，他用它来命令人工智能软件。首先，Thompson告诉人工智能启动智能板上弹出的三分钟计时器。然后他开始快速提出上一课中的复习问题，例如“风的成因是什么？”当学生记不住细节时，Thompson要求人工智能显示地球表面不均匀加热引起的气流示意图。
有一次，他在讨论平流层时爬上学生的工作台，声称（不准确地）平流层是大多数天气发生的地方，只是为了看看是否有学生发现了他的错误（几名学生提醒他，天气发生在对流层）。然后，他创造了一个新的计时器，并通过让人工智能助手找到一部关于淡水和咸水生态系统的短片，开始了一节关于水的课。当Thompson在课堂上走动时，他偶尔会暂停视频，并向学生询问新内容。
关于学生参与的研究，包括 2018 年《社会行为与人格》杂志和 2020 年《澳大利亚教师教育杂志》发表的研究评论，已经表明了其对学业成功的重要性。Nitta 说，虽然人工智能有很多优势，但“它不太擅长激励你继续做你不太感兴趣的事情。”
“房间里所有这些聊天机器人的‘大象‘是，有人会与它们互动多久？”他说。他声称，在Watson的试验中，学生们忽视了Watson与他们互动的尝试。
Khanmigo 推出后不久，在2023 年春季的 TED 演讲中，可汗学院创始人兼首席执行官萨尔·汗 (Sal Khan) 指出，在研究的教育干预措施中，辅导对学生表现的影响最大。但现实是，没有足够的导师，也没有足够的钱来支付他们的费用。
2016年，Khan Academy首席学习官Kristen DiCerbo是教育出版商培生集团的学习研究和设计副总裁，当时培生集团与IBM合作开发Watson，她将Watson描述为“一种不同的技术”——非常依赖脚本化的反应，与学生可以与生成性人工智能进行的无脚本交互形成鲜明对比。
Khanmigo 不会直接回答学生的问题，而是从问题本身开始，例如询问学生是否有关于如何找到答案的想法。然后，它通过提示和鼓励逐步引导他们找到解决方案。
尽管可汗学院有着为地球上每个学生提供“令人惊叹的”私人导师的广阔愿景，但DiCerbo为Khanmigo分配了一个有限的教学角色。她说，当学生独立学习一项技能或概念，却陷入了认知困境或陷入困境时，“我们希望帮助学生摆脱困境。”
上个学年，约有10万名学生和教师在全国各地的学校试用了Khanmigo，帮助标记机器人产生的任何幻觉，并为DiCerbo和她的团队提供了大量的学生机器人对话供其分析。
“我们寻找诸如总结、提供提示和鼓励之类的东西，”她解释道。
Khanmigo 在多大程度上缩小了人工智能的参与差距尚不清楚。据 DiCerbo 称，可汗学院计划在今年夏天晚些时候发布一些有关学生与机器人交互的摘要数据。第三方研究人员评估导师对学习影响的计划，将需要更长的时间。
人工智能反馈是双向的
自 2021 年以来，非营利组织 Saga Education 也一直在尝试人工智能反馈，以帮助导师更好地吸引和激励学生。Saga 团队与孟菲斯大学和科罗拉多大学的研究人员合作，于 2023 年进行了试点，将数学辅导课程的成绩单输入到人工智能模型中，该模型经过训练可以识别导师何时提示学生解释推理、完善答案或发起更深入的讨论。人工智能分析了每位导师采取这些步骤的频率。
他们在几周内跟踪了大约 2,300 个辅导课程，发现使用人工智能反馈的导师在课程中加入了更多这样的提示，以鼓励学生参与。
虽然 Saga 正在考虑让人工智能直接向导师提供一些反馈，但它这样做还是很谨慎，因为 Saga Education 产品研发副总裁 Brent Milne 表示，“有一位人类导师参与其中对我们来说非常有价值”。
专家预计人工智能在教育中的作用将会增强，其互动将继续变得越来越人性化。今年早些时候， OpenAI和初创公司 Hume AI 分别推出了“情感智能”人工智能，可以分析语气和面部表情，以推断用户的情绪，并以经过校准的“同理心”做出反应。然而，布朗大学计算机科学教授、美国国家科学基金会信息和智能系统部门主任迈克尔·利特曼Littman表示，即使是高情商的人工智能也可能在学生参与方面表现不佳。
他表示，无论对话多么人性化，学生都能从根本上理解人工智能并不真正关心他们，他们在写作中要说什么，或者他们是否通过或不通过科目。反过来，学生们永远不会真正关心机器人及其想法。《学习与教学》杂志6月份的一项研究发现，人工智能已经可以为学生的论文提供良好的反馈。目前尚不清楚的是，如果人工智能成为学生作品的主要受众，学生们是否还会投入关注和精力。
“学习中的人际关系部分具有令人难以置信的价值，”Littman认为，“当你把人类排除在外时，就会失去一些东西。”
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