چت‌بات آموزشی که تاثیر قابل توجهی بر یادگیری دانش آموزان دارد!

به گزارش مجله خبری نگار/آنا،پژوهش منتشر شده در نشریه (npj Science of Learning) نشان می‌دهد بازخوردی که دانش‌آموزان را به فکر کردن درباره فرآیند یادگیری خود ترغیب می‌کند، توانایی آنها در کاربرد دانش را افزایش می‌دهد، در حالی که بازخورد تشویق‌کننده برای حفظ اطلاعات بهتر عمل می‌کند.

محققان به طور فزاینده‌ای در حال بررسی این هستند که چگونه هوش مصنوعی می‌تواند از آموزش پشتیبانی کند. چت‌بات‌ها، که می‌توانند راهنمایی یک‌به‌یک و بازخورد فوری ارائه دهند، ابزار محبوبی در این حوزه هستند. با این حال، طراحی این بازخورد اهمیت زیادی دارد. تحقیقات پیشین اغلب بر بازخورد‌های ساده تصحیحی تمرکز داشتند، مانند اعلام درست یا غلط بودن پاسخ دانش‌آموز.

جیاچی یین و همکارانش در دانشگاه‌های (East China Normal) و (Zhejiang) تصمیم گرفتند انواع مختلف بازخورد غیرتصحیحی که خود فرآیند یادگیری را حمایت می‌کنند، بررسی کنند. آنها علاقه‌مند بودند بدانند که بازخوردی که تفکر خودآگاهانه (متاکاگنیتیو) را ترویج می‌دهد یا بازخورد احساسی ارائه می‌دهد، چگونه می‌تواند نتایج یادگیری و مکانیزم‌های مغزی زیربنایی آن را تغییر دهد. با استفاده از تصویربرداری مغز، آنها امیدوار بودند درک عمیق‌تری از اینکه چرا برخی استراتژی‌های بازخورد مؤثرترند، به دست آورند.

برای بررسی این پرسش‌ها، تیم تحقیقاتی ۹۳ دانشجوی دانشگاه را جذب کرده و آنها را به سه گروه تقسیم کردند. هر دانشجو درباره سیستم قلب و عروق انسان از طریق یک چت‌بات طراحی‌شده ویژه یاد گرفت. مطالب آموزشی به ۱۵ ماژول تقسیم شده بود. پس از هر ماژول، دانش‌آموزان درک خود را ارزیابی کرده و چت‌بات بر اساس گروهی که به آن تعلق داشت، نوع مشخصی از بازخورد را ارائه می‌کرد.

گروه اول بازخورد متاکاگنیتیو دریافت کرد. این بازخورد شامل پرسش‌هایی بود که دانش‌آموزان را به فکر کردن درباره استراتژی‌های یادگیری و میزان درک خود ترغیب می‌کرد. برای مثال، چت‌بات ممکن بود بپرسد: «آیا از تسلط خود بر محتوای بالا اطمینان دارید؟» یا «چالش‌برانگیزترین بخش چه بود؟» هدف این بود که دانش‌آموزان فعالانه فرآیند یادگیری خود را نظارت و تنظیم کنند.

گروه دوم بازخورد احساسی دریافت کرد. این بازخورد به گونه‌ای طراحی شده بود که تشویقی و حمایت‌کننده باشد. اگر دانش‌آموز یک مفهوم را درک کرده بود، چت‌بات می‌توانست بگوید: «عالی! مطمئنم در یادگیری‌های آینده موفق‌تر خواهی شد.» اگر دانش‌آموز با مشکل مواجه می‌شد، چت‌بات او را دلگرم می‌کرد، مانند: «ناراحت نباش؛ طبیعی است که در ابتدای یادگیری با دشواری مواجه شوی.»

گروه سوم به عنوان گروه کنترل عمل کرد و بازخورد خنثی دریافت کرد. صرف‌نظر از ارزیابی خود دانش‌آموز، چت‌بات تنها می‌گفت: «اول کمی استراحت کنیم و بعد ادامه دهیم.» این گروه به عنوان مبنایی برای مقایسه اثرات دو نوع بازخورد فعال‌تر عمل می‌کرد.

در طول تمام تعاملات با چت‌بات، دانش‌آموزان دستگاهی برای تصویربرداری مغزی غیرتهاجمی به نام طیف‌سنجی نزدیک‌به‌فناوری مادون‌قرمز عملکردی (fNIRS) بر سر داشتند. این تکنیک از نور برای اندازه‌گیری تغییرات سطح اکسیژن خون در قشر مغز استفاده می‌کند و افزایش جریان خون اکسیژن‌دار در یک ناحیه نشان‌دهنده فعالیت بیشتر آن ناحیه است. حسگر‌های دستگاه بر روی قشر پیش‌پیشانی، که در تفکر سطح بالا نقش دارد، و نواحی ناحیه تمپوروپاریتال راست، مرتبط با پردازش اجتماعی و احساسی، قرار داده شدند. پس از جلسه یادگیری، همه دانش‌آموزان یک آزمون حفظ اطلاعات و یک آزمون انتقال دانش را انجام دادند تا ببینند چه میزان اطلاعات را به یاد می‌آورند و چگونه می‌توانند آن را در حل مسائل جدید به کار ببرند.

نتایج رفتاری تفاوت‌های واضحی بین گروه‌ها نشان داد. دانش‌آموزانی که بازخورد متاکاگنیتیو دریافت کرده بودند، در آزمون انتقال دانش به‌طور قابل توجهی بهتر از دو گروه دیگر عمل کردند. این نشان می‌دهد که ترغیب دانش‌آموزان به تفکر درباره فرآیند یادگیری خود، فهم عمیق‌تری ایجاد می‌کند که قابل استفاده در موقعیت‌های جدید است. این گروه همچنین بالاترین حساسیت متاکاگنیتیو را داشتند، یعنی توانایی آنها در تشخیص درست یا غلط بودن پاسخ‌های خود دقیق‌تر بود.

در مورد حفظ اطلاعات، هر دو گروه بازخورد متاکاگنیتیو و احساسی بهتر از گروه بازخورد خنثی عمل کردند. این نشان می‌دهد که بازخوردی که دانش‌آموزان را به صورت استراتژیک یا احساسی درگیر می‌کند، مؤثرتر از یک دستور ساده و غیرجذاب برای تثبیت حافظه است.

داده‌های تصویربرداری مغز نیز نگاهی به فرآیند‌های عصبی پشت این تفاوت‌های رفتاری ارائه داد. هر سه گروه فعال شدن قشر پیش‌پیشانی جانبی (dorsolateral prefrontal cortex)، منطقه‌ای مرتبط با حافظه کاری و توجه پایدار، را نشان دادند که قابل انتظار بود، زیرا وظیفه یادگیری نیاز به نگهداری اطلاعات در ذهن و تمرکز داشت.

با این حال، هر نوع بازخورد با الگو‌های منحصربه‌فردی از فعالیت مغزی همراه بود:

گروه بازخورد متاکاگنیتیو فعال شدن بیشتری در ناحیه پیش‌پیشانی جلویی (frontopolar area) و سوراخ میانی گیجگاهی (middle temporal gyrus) نشان داد. ناحیه پیش‌پیشانی جلویی برای استدلال پیچیده، برنامه‌ریزی و خوداندیشی حیاتی است و سوراخ میانی گیجگاهی در پردازش معنا و مفاهیم نقش دارد. این نشان می‌دهد بازخورد متاکاگنیتیو دانش‌آموزان را به تعامل عمیق‌تر و معنادارتر با مطالب ترغیب کرده است.

گروه بازخورد احساسی فعال شدن بالاتری در گایروس سوپرامارژینال (supramarginal gyrus) نشان داد، بخشی از شبکه مغزی که در درک افکار و احساسات دیگران و پردازش نشانه‌های احساسی نقش دارد. این نشان می‌دهد کلمات تشویق‌کننده چت‌بات باعث شد دانش‌آموزان در پردازش اجتماعی و احساسی فعال‌تر شوند.

گروه بازخورد خنثی نسبت به گروه‌های دیگر فعال شدن بیشتری در قشر پیش‌پیشانی جانبی داشت، احتمالاً به این دلیل که آنها منابع ذهنی خود را صرف انجام وظایف پایه‌ای کرده بودند بدون اینکه بار شناختی اضافی بازخورد متاکاگنیتیو یا احساسی را تجربه کنند.

محققان همچنین پیوند مستقیمی بین فعالیت مغزی و نتایج یادگیری یافتند. در گروه بازخورد متاکاگنیتیو، سطح فعال شدن ناحیه پیش‌پیشانی جلویی با حساسیت متاکاگنیتیو دانش‌آموزان همبستگی مثبت داشت. این ارتباط عصبی قوی نشان می‌دهد که پرسش‌های خوداندیشانه مستقیماً سیستم‌های نظارت بر خود مغز را درگیر کرده و توانایی دانش‌آموزان در ارزیابی دانش خود را بهبود بخشیده است.

برای بررسی پیوند بین فعالیت مغزی و مهارت دشوار انتقال دانش، تیم تحقیقاتی از مدل یادگیری ماشین استفاده کرد. این مدل الگو‌های پیچیده داده‌های مغزی را تحلیل کرد تا نمرات دانش‌آموزان در آزمون انتقال را پیش‌بینی کند. مدل بسیار دقیق بود و چندین منطقه مغزی کلیدی را به عنوان پیش‌بینی‌کننده مهم شناسایی کرد. در همه گروه‌ها، فعالیت در ناحیه پیش‌پیشانی جلویی، گایروس سوپرامارژینال و قشر پیش‌پیشانی جانبی به پیش‌بینی موفقیت در انتقال دانش کمک می‌کرد. این یافته نشان می‌دهد که انتقال مؤثر دانش نیازمند تعامل فرآیند‌های متاکاگنیتیو، احساسی و شناختی پایه است.

نویسندگان مطالعه به برخی محدودیت‌ها اشاره کرده‌اند. این آزمایش ویژگی‌های فردی دانش‌آموزان، مانند انگیزه یا سبک یادگیری ترجیحی، را در نظر نگرفت که می‌تواند بر واکنش آنها به بازخورد تأثیر بگذارد. بازخورد نیز استاندارد و نه شخصی‌سازی شده بود. علاوه بر این، fNIRS تنها می‌تواند فعالیت مناطق بیرونی مغز را اندازه‌گیری کند.

به گزارش (psypost) با وجود این محدودیت‌ها، این تحقیق بینش‌های مهمی برای طراحی فناوری‌های آموزشی ارائه می‌دهد. یافته‌ها نشان می‌دهند که انواع مختلف بازخورد می‌توانند به‌طور استراتژیک برای دستیابی به اهداف یادگیری مختلف استفاده شوند. برای کمک به دانش‌آموزان در ایجاد درک عمیق و توانایی کاربرد دانش در موقعیت‌های جدید، چت‌بات‌ها باید پرسش‌های متاکاگنیتیو برای ترغیب به خوداندیشی ارائه دهند. برای کمک به حافظه و انگیزه دانش‌آموزان، بازخورد تشویق‌کننده یا احساسی می‌تواند مفید باشد. تحقیقات آینده می‌تواند از این یافته‌ها برای توسعه چت‌بات‌های تطبیقی استفاده کند که فعالیت مغز دانش‌آموز را به‌صورت لحظه‌ای مانیتور کرده و مؤثرترین نوع بازخورد را برای نیاز‌های خاص او ارائه دهند.