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）的六年级课堂上巡视，检查学生的作业，并引导他们讨论当天有关天气和水的课程。他有一个助手：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？”汤普森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。
汤普森的声控助手 Origin 是计算机科学家萨蒂亚·尼塔（Satya Nitta）的创意。他在 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。这个早期的尝试，基于 IBM Watson，一个曾击败多位“危险边缘”（Jeopardy！）冠军的人工智能，最终未能成功。
尽管Watson在游戏节目中取得了成功，但在教育学生方面却表现不佳。经过五年的努力，耗资1亿美元，IBM 团队在 2017 年承认失败。 “我们意识到技术还没有发展到那个程度，”尼塔说，“它还达不到。”
自 2022 年 11 月 OpenAI 推出 ChatGPT 以来，越来越多的 AI 导师和助手正在进入教育领域。这些工具大多是聊天机器人，利用经过大量数据训练的大型语言模型来理解学生的提问，并以灵活、针对性的学习辅助方式进行对话式回复。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解，对论文初稿进行反馈，以及其他任务。
有些工具针对特定学科，例如 Writable 和 Photomath，而其他工具则提供更通用的辅导，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）联合创建，涵盖一系列学术科目）。
随着这些工具的激增，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完全不使用 AI。与此同时，即使是最坚定的技术乐观主义者也不愿宣称教学最好完全交给机器人。这场争论的焦点是人工教学与技术的结合。
对 AI 的怀疑通常集中在学生利用它偷懒，以及 AI 产生幻觉或倾向于急于回答所有问题的现象上。后者可以通过对机器人进行编程，使其依据经过审查的课程材料做出反应来缓解（尽管无法完全消除）。然而，更棘手的是，在有效教学的核心，AI 面临着一个鲜为人知的挑战：吸引和激励学生。
尼塔认为，人类交流中存在着一种“深刻的意义”，这使真正的老师能够实时快速地发现和解决诸如困惑和兴趣减退等问题。
他和其他技术和教育专家一样，认为 AI 最佳的用途是增强和扩展教师的影响力。实现这一目标的方式有很多种。例如，Origin 的目标是让教师更容易与学生互动，同时浏览应用程序和其他数字教材。教师不再需要坐在电脑前，而是可以在课堂上走动，与学生互动，甚至与那些希望躲在后面的学生互动。
教育界的其他人正试图通过使用 AI 来帮助培训辅导老师，进行更有效率的学生互动，或者通过增加导师可以接触的学生数量来实现这一目标。最终，这些专家设想一种合作关系，在这种关系中，AI 不会被要求充当老师，而是增强人类正在做的事情的能力。
提高参与度
上个学年，Origin 在全美数千名教师中进行了试点，其中包括汤普森和罗恩·克拉克学院的另外三名教师。这所位于亚特兰大南部的私立学校为大多数低收入学生提供大量的学费补贴。学校位于一个经过翻修，看起来像一个矮矮的霍格沃茨学校的砖砌仓库里，里面有一个精致的钟楼，一条带翼龙栖息在主入口上方。
汤普森在学生中走动时，挥舞着一个带有按钮激活麦克风的细长遥控器，用来指挥人工智能软件。首先，汤普森让 AI 启动智能板上弹出的一个三分钟计时器。然后他开始快速提出上一课的复习问题，例如“风的成因是什么？” 当学生记不住细节时，汤普森让 AI 显示地球表面不均匀加热引起的气流示意图。
有一次，他讨论到平流层时，爬上了学生的工作台，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他的错误（几个学生提醒他，天气发生在对流层）。然后，他创建了一个新的计时器，通过让 AI 助手找到一部关于淡水和咸水生态系统的短片，开始了关于水的课程。当汤普森在课堂上走动时，他偶尔会暂停视频，并询问学生有关新内容的问题。
关于学生参与度研究，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》发表的综述，表明了它对学业成功的重要性。尼塔说，虽然 AI 拥有很多优势，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 的实验中，学生们忽视了 Watson 与他们互动的尝试。
在 Khanmigo 推出后不久，可汗学院创始人兼首席执行官萨尔·可汗（Sal Khan）在 2023 年春季的 TED 演讲中指出，在研究过的教育干预措施中，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，可汗学院首席学习官克里斯汀·迪塞博（Kristen DiCerbo）是教育出版商培生集团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“一种截然不同的技术”——高度依赖脚本化的反应，与学生可以在生成式 AI 中进行的无脚本互动形成鲜明对比。
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”私人导师的宏伟愿景，但迪塞博认为 Khanmigo 的教学角色有限。她说，当学生独立学习一项技能或概念，却遇到了认知障碍或陷入困境时，“我们希望帮助学生摆脱困境”。
上个学年，大约 10 万名学生和教师在全美各地的学校试用了 Khanmigo，帮助标记机器人产生的任何幻觉，并为迪塞博和她的团队提供了大量学生与机器人对话的数据，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 AI 的参与度差距还不清楚。据迪塞博说，可汗学院计划在今年夏天晚些时候发布一些关于学生与机器人互动的数据摘要。第三方研究人员评估导师对学习影响的项目则需要更长的时间。
人工智能反馈是双向的
自 2021 年以来，非营利组织 Saga Education 一直在尝试使用 AI 反馈来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经过训练的 AI 模型中，该模型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。AI 分析了每个导师执行这些步骤的频率。
他们在几周内跟踪了大约 2,300 个辅导课程，发现使用 AI 反馈的导师在课程中加入了更多类似的提示，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，但它对此非常谨慎，因为 Saga Education 产品研发副总裁布伦特·米尔恩（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 AI 在教育中的作用将继续增强，其互动将继续变得越来越人性化。今年早些时候，OpenAI 和创业公司 Hume AI 分别推出了“情感智能”AI，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（Michael Littman）表示，即使是高情商的 AI 也可能在学生参与度方面表现不佳。
他表示，无论对话多么人性化，学生都能从根本上理解 AI 并不真正关心他们，他们在写作中要说什么，或者他们是否通过了这门课。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 月的一项研究发现，AI 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 AI 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难以置信的价值，”利特曼认为，“当你把人类排除在外时，就会失去一些东西。”
