воспроизведение видео без звука зацикливание пауза видео без звука зацикливание включение звука видео выключение звука
Новое исследование применения искусственного интеллекта в образовании демонстрирует новаторский подход к переосмыслению учебников, который, согласно недавнему исследованию, привел к улучшению результатов обучения. Результаты исследования воплощены в жизнь в нашем интерактивном проекте Learn Your Way, который теперь доступен в Google Labs.
Быстрые ссылки
- Учись по-своему
- Технический отчет
- Делиться
Учебники — краеугольный камень образования, но у них есть фундаментальное ограничение: это универсальный формат. Создание учебников вручную требует значительных человеческих усилий, и в результате им не хватает альтернативных точек зрения, множества форматов и индивидуальных вариантов, которые могли бы сделать обучение более эффективным и увлекательным. В Google мы изучаем, как можно использовать генеративный искусственный интеллект (GenAI) для автоматического создания альтернативных представлений или персонализированных примеров, сохраняя при этом целостность исходного материала. Что если бы студенты могли сами формировать свой учебный процесс, изучая материалы в различных форматах, соответствующих их меняющимся потребностям? Что если бы мы могли переосмыслить учебник, сделав его таким же уникальным, как и каждый учащийся?
Последние достижения в области искусственного интеллекта приближают это видение к реальности. Сегодня мы рады представить Learn Your Way, теперь доступный в Google Labs, — исследовательский эксперимент, изучающий, как искусственный интеллект может преобразовывать образовательные материалы, создавая более эффективный, увлекательный и ориентированный на ученика опыт для каждого студента. Здесь мы описываем исследования и педагогические принципы, лежащие в основе Learn Your Way, а более подробная информация содержится в прилагаемом технологическом отчете. Мы также сообщаем о первых результатах его воздействия: в нашем исследовании эффективности студенты, использующие Learn Your Way, показали на 11 процентных пунктов более высокие результаты в тестах на запоминание, чем студенты, использующие стандартную цифровую книгу.
воспроизведение видео без звука зацикливание пауза видео без звука зацикливание включение звука видео выключение звука
Основано на принципах обучения, создано для студентов.
Наш подход основан на двух ключевых принципах, которые совместно улучшают процесс обучения: (1) создание различных мультимодальных представлений контента и (2) принятие фундаментальных мер в направлении персонализации.
Фундаментальная теория двойного кодирования утверждает, что установление ментальных связей между различными представлениями укрепляет лежащую в основе концептуальную схему в нашем мозге. Последующие исследования действительно показали, что когда студенты активно взаимодействуют с информацией в различных форматах, они создают более надежную и полную ментальную модель материала. Вдохновленные этим, мы наделяем студентов возможностью выбирать и сочетать различные форматы и модальности, чтобы наилучшим образом помочь им понять материал. Кроме того, персонализация все чаще становится желаемым стандартом в системе образования K-12, и наше исследование отражает это. Мы стремимся повысить актуальность и эффективность образовательного контента, адаптируя его к особенностям студентов. Более того, мы включаем возможности тестирования, которые позволяют нам еще больше адаптировать опыт в соответствии с ответами учащихся в режиме реального времени. Такая персонализация может стать мощным методом повышения мотивации и углубления обучения.
Реализация этого проекта предполагает многоуровневый технический подход с использованием LearnLM, нашей лучшей в своем классе линейки моделей, основанных на педагогических принципах, которая теперь интегрирована непосредственно в Gemini 2.5 Pro. Первый уровень — это уникальный конвейер персонализации, который служит основой для второго уровня, представляющего собой множество вариантов контента. В качестве отправной точки мы используем PDF-файл учебника, хотя наш подход может быть применен и к другим формам исходных материалов.
Конвейер персонализации
Интерфейс «Учись по-своему» предлагает учащемуся выбрать свой класс и интересы (например, спорт, музыка, еда). Исходный материал сначала пересчитывается в соответствии с указанным учащимся уровнем класса, сохраняя при этом объем содержания. Затем происходит стратегическая замена общих примеров на примеры, персонализированные в соответствии с указанными интересами учащегося. Полученный текст служит основой для создания всех остальных представлений, эффективно распространяя эффект персонализации и создавая конвейер для дальнейшей персонализации.
Персонализация типового текста, описывающего законы Ньютона, для двух типов учащихся (вверху) служит основой для последующих способов представления содержания (внизу).
Множественные способы представления контента
После персонализации исходного контента мы генерируем несколько вариантов его представления. Для некоторых вариантов представления контента, таких как интеллект-карты и временные шкалы, используются широкие возможности Gemini. Другие функции, такие как слайды с голосовым сопровождением, требуют более сложных конвейеров, объединяющих множество специализированных агентов ИИ и инструментов для достижения эффективного педагогического результата. Наконец, специализированные задачи, такие как генерация эффективных образовательных визуализаций, оказались слишком сложными даже для современных универсальных моделей обработки изображений. Чтобы преодолеть это, мы доработали специальную модель для генерации образовательных иллюстраций. Сочетание мощной базовой модели, многоэтапных рабочих процессов агентов и доработанных компонентов позволяет нам генерировать широкий спектр высококачественных мультимодальных представлений для обучения.
Программа «Учись по-своему»
Наши исследования оживают в Learn Your Way. Интерфейс объединяет множество персонализированных способов представления контента, включая: (1) интерактивный текст, (2) тесты по разделам, (3) слайды и озвучку, (4) аудиоуроки и (5) интеллект-карты.
- Иммерсивный текст: разбивает контент на легко усваиваемые разделы, дополненные сгенерированными изображениями и встроенными вопросами. В совокупности это превращает пассивное чтение в активный мультимодальный опыт, соответствующий принципам науки об обучении.
- Тесты на уровне разделов : способствуют активному обучению, позволяя пользователю интерактивно оценивать свои знания и выявлять существующие пробелы в знаниях.
- Слайды и озвучка: Предлагаются презентации, охватывающие весь исходный материал и включающие увлекательные задания, такие как заполнение пропусков, а также версия с озвучкой, имитирующая записанный урок.
- Аудиоурок: Представляет собой смоделированные диалоги с использованием наглядных пособий между учителем, управляемым искусственным интеллектом, и учеником, моделирующие то, как реальный ученик мог бы взаимодействовать с материалом, включая выражение неверных представлений, которые разъясняются учителем.
- Интеллектуальная карта: иерархически организует знания и позволяет учащимся переходить от общей картины к деталям.
Представленные выше варианты обучения предоставляют учащимся выбор и адаптированы к выбранному ими уровню обучения и личным интересам. На протяжении всего процесса интерактивные викторины обеспечивают динамическую обратную связь, помогая учащимся вернуться к тем областям знаний, в которых у них возникли трудности. Это наши первые шаги к настоящей персонализации.
Интерфейс Learn Your Way обеспечивает легкий доступ к различным способам представления информации и возможностям для практики.
Педагогическая оценка
Для оценки педагогической эффективности Learn Your Way мы преобразовали десять различных исходных материалов из OpenStax (поставщика бесплатных учебных учебников) в три различных варианта персонализации. Исходные материалы охватывали различные предметы, от истории до физики. Затем три эксперта в области педагогики оценили преобразованные материалы, используя такие педагогические критерии, как точность, охват материала и принципы науки об обучении LearnLM.
Основные педагогические принципы, которыми руководствуются при разработке и оценке новых возможностей и методов обучения в Google.
Результаты оказались весьма положительными: средняя оценка экспертов по всем педагогическим критериям составила 0,85 или выше. Более подробная информация об оценке приведена в техническом отчете.
Экспертные оценки различных преобразований по четырем ключевым критериям.
Исследование эффективности
Инструмент обучения на основе ИИ ценен только в том случае, если он эффективно улучшает результаты обучения и вызывает желание у студентов его использовать. Теперь Learn Your Way служит для нас исследовательской платформой, позволяющей проводить исследования с партнерами по всему миру, чтобы изучить, как преобразования и персонализация с использованием ИИ влияют на результаты, и убедиться в эффективности и актуальности создаваемых нами инструментов для местных условий.
Недавно мы провели рандомизированное контролируемое исследование с участием 60 студентов из Чикаго в возрасте 15–18 лет с примерно одинаковым уровнем чтения. Участникам было предоставлено до 40 минут для изучения развития мозга подростков по учебнику, после чего они были случайным образом распределены в группы для обучения с использованием программы Learn Your Way или традиционной цифровой программы для чтения PDF-файлов.
Мы оценивали знания студентов с помощью викторины сразу после учебного занятия, а также с помощью теста на запоминание через 3–5 дней, используя методики, разработанные экспертами в области педагогики и считающиеся хорошим показателем понимания материала. Мы также опросили их об опыте обучения, а для получения более глубоких сведений, выходящих за рамки этих количественных показателей, каждый студент принял участие в 30-минутном качественном интервью, где он смог поделиться более подробной информацией о своем опыте.
Результаты оказались убедительными и статистически значимыми. Вот основные моменты. Подробнее см. технический отчет.
- Положительные результаты обучения: группа, обучавшаяся по методике Learn Your Way, в среднем показала на 9% более высокие результаты на непосредственной оценке после учебного занятия.
- Более высокая степень усвоения материала в долгосрочной перспективе: Аналогично, группа, обучавшаяся по программе Learn Your Way, показала на 11% более высокие результаты по оценке усвоения материала через 3-5 дней (78% против 67%).
- Положительные отзывы пользователей: 100% студентов, использовавших Learn Your Way, сообщили, что инструмент помог им чувствовать себя более комфортно при прохождении тестирования, по сравнению с 70% в контрольной группе, использовавшей цифровую версию учебника. 93% заявили, что хотели бы использовать Learn Your Way для дальнейшего обучения, по сравнению с всего 67% в группе, использовавшей цифровую версию учебника.
- Ценный опыт : Результаты качественных интервью показали, что студенты высоко оценили программу Learn Your Way.
Группа, использовавшая программу Learn Your Way, в среднем показала на 9% более высокие результаты при немедленном тестировании, чем группа, использовавшая цифровую читалку.
Учитесь на собственном опыте по-своему.
Чтобы наглядно продемонстрировать возможности интерактивного приложения Learn Your Way, сегодня мы публикуем примеры его работы в Google Labs, в том числе:
- Урок о проблемах иммунной системы.
- Узнайте, как организовать экономику.
- Узнайте, что такое социология?
Дальнейший путь
Наши результаты показывают, что генеративный ИИ может быть использован для создания учебных процессов, которые не только более эффективны, но и более расширяют возможности учащихся. Превратив статичный учебник в интерактивный объект и предоставив студентам больше свободы в выборе способа обучения, мы наблюдали улучшение усвоения материала.
Эта работа — лишь начало наших исследований. Мы планируем множество способов персонализации контента, двигаясь к системам, которые постоянно адаптируются к уникальным потребностям и прогрессу каждого учащегося. По мере того, как мы будем делать следующие шаги в направлении персонализированного образования, мы продолжим основывать наши исследования на педагогических принципах, измеряя влияние ИИ на эффективность обучения, чтобы в будущем каждый студент мог получить доступ к высококачественному, увлекательному обучению, разработанному специально для него.
Благодарности
Выражаем благодарность нашей команде Google Research LearnLM, внесшей свой вклад в эту работу: Алисии Мартин, Амиру Глоберсону, Эми Ванг, Анирудху Шехавату, Анише Чоудхури, Анне Юрченко, Авинатану Хассидиму, Айче Чакмакли, Айелет Шаше Эврон, Чарли Янгу, Кортни Хелдрет, Дане Ориа, Диане Акронг, Хайронг Му, Иану Ли, Идо Коэну, Комалу Сингху, Льву Боровой, Лидану Хакмону, Лиору Белинскому, Майклу Финку, Прити Сингх, Рене Левитт, Шашанку Агарвалу, Шей Шарон, Софи Олвейс, Трейси Ли-Джо, Сяохун Хао, Яэль Голд-Замир, Ишаю Мору и Йоаву Бар Синаю. Особая благодарность нашим руководителям-лидерам: Ниву Эфрону, Авинатану Хассидиму, Йосси Матиасу и Бену Гомесу.
Источник: research.google
