O AI Tutor Bot da Khan Academy visa remodelar a aprendizagem

Uma dúzia de estudantes amontoados em mesas comunitárias em uma manhã desta primavera, seus olhares fixos nas aulas de matemática em seus laptops.

Os alunos da sexta série da Khan Lab School, uma escola independente com um campus fundamental em Palo Alto, Califórnia, estavam trabalhando em equações quadráticas, funções gráficas, diagramas de Venn. Mas quando se depararam com perguntas, muitos não pediram ajuda imediatamente ao professor.

Eles usaram uma caixa de texto junto com as aulas para solicitar ajuda do Khanmigo, um tutor experimental de chatbot para escolas que usa inteligência artificial.

O bot de tutoria respondeu rapidamente a uma aluna, Zaya, pedindo-lhe que identificasse pontos de dados específicos em um gráfico. Então Khanmigo a persuadiu a usar os pontos de dados para resolver sua questão de matemática.

“É muito bom guiar você pelo problema passo a passo”, disse Zaya. “Então ele o parabeniza toda vez que o ajuda a resolver um problema.”

Os alunos da Khan Lab School estão entre os primeiros alunos nos Estados Unidos a experimentar chatbots de conversação experimentais que visam simular tutoria humana individual. As ferramentas podem responder aos alunos em frases claras e suaves e foram projetadas especificamente para uso escolar.

Com base em modelos de IA subjacentes a chatbots como o ChatGPT, esses auxílios de estudo automatizados podem levar a uma mudança profunda no ensino e aprendizado em sala de aula. Os tutores simulados podem tornar mais fácil para muitos alunos autodirigidos aprimorar suas habilidades, aprofundar os tópicos que os interessam ou abordar novos assuntos em seu próprio ritmo.

Esses sistemas automatizados de tutoria não comprovados também podem cometer erros, promover trapaças, diminuir o papel dos professores ou dificultar o pensamento crítico nas escolas – fazendo com que os alunos testem assuntos para o que equivale a um experimento em educação por algoritmo. Ou, como uma legião de ferramentas tecnológicas promissoras antes deles, os bots podem simplesmente fazer pouco para melhorar os resultados acadêmicos.

O Khanmigo está entre a onda de novas ferramentas de aprendizado baseadas em IA. Foi desenvolvido pela Khan Academy, uma gigante da educação sem fins lucrativos cujos tutoriais em vídeo e problemas práticos foram usados ​​por dezenas de milhões de alunos.

Sal Khan, o fundador da Khan Academy – e da Khan Lab School, uma organização sem fins lucrativos separada – disse que esperava que o chatbot democratizasse o acesso dos alunos à tutoria individualizada. Ele também disse que poderia ajudar muito os professores com tarefas como planejamento de aulas, liberando-os para passar mais tempo com seus alunos.

“Isso permitirá que todos os alunos nos Estados Unidos e, eventualmente, no planeta, tenham efetivamente um tutor pessoal de classe mundial”, disse Khan.

Centenas de escolas públicas já usam as aulas online da Khan Academy para matemática e outras disciplinas. Agora, a organização sem fins lucrativos, que apresentou o Khanmigo este ano, está testando o bot de tutoria com distritos, incluindo as Escolas Públicas de Newark, em Nova Jersey.

A Khan Academy desenvolveu o bot com grades de proteção para escolas, disse Khan. Isso inclui um sistema de monitoramento projetado para alertar os professores se os alunos que usam o Khanmigo parecerem obcecados por questões como automutilação. O Sr. Khan disse que seu grupo estava estudando a eficácia do Khanmigo e planejava torná-lo amplamente disponível para os distritos neste outono.

Milhares de escolas americanas já usam ferramentas analíticas de IA, como sistemas de detecção de plágio e aplicativos de aprendizado adaptativo, projetados para ajustar automaticamente as aulas aos níveis de leitura dos alunos. Mas os proponentes visualizam os novos sistemas de tutoria assistidos por IA como transformadores do jogo educacional, porque eles agem mais como colaboradores estudantis do que como peças inertes de software.

A facilidade da IA ​​com a linguagem levou alguns entusiastas a declarar que em breve os tutores simulados poderão ser tão responsivos individualmente aos alunos quanto os tutores humanos.

“As IAs terão essa capacidade, de ser um tutor tão bom quanto qualquer ser humano jamais poderia”, disse Bill Gates, cofundador e filantropo da Microsoft, em uma conferência recente para investidores em tecnologia educacional. (A Khan Academy recebeu mais de US$ 10 milhões em doações da Fundação Bill & Melinda Gates.)

Ainda não se sabe se os bots podem fornecer o tipo de apoio empático e incentivo genuíno que podem tornar os tutores humanos especialmente eficazes.

Por mais de um século, os empreendedores da educação imaginaram dispositivos de sala de aula programados para testar automaticamente os alunos e fornecer instruções.

Como a escritora de educação Audrey Watters relata em seu livro “Teaching Machines”, pesquisadores na década de 1920 começaram a afirmar que os dispositivos de ensino automatizados revolucionariam a educação. As máquinas, eles prometeram, libertariam os professores do trabalho enfadonho e permitiriam que os alunos trabalhassem em seu próprio ritmo e recebessem feedback automatizado.

Ao longo das décadas, as escolas que se apressaram em adotar as mais recentes tecnologias de ensino automatizadas muitas vezes acharam os sistemas complicados ou defeituosos. Alguns concluíram que as ferramentas automatizadas pouco melhoraram os resultados dos alunos.

Agora, novos chatbots estão gerando uma campanha renovada para auxílios de ensino automatizados. Khanmigo ressalta a promessa educacional e as possíveis desvantagens da tecnologia.

A Khan Academy começou a desenvolver um software de tutoria de chatbot no outono passado com o objetivo de avaliar o potencial da IA ​​para melhorar o aprendizado. O sistema usa o GPT-4, um grande modelo de linguagem criado pelo OpenAI, o laboratório de pesquisa por trás do ChatGPT.

O Sr. Khan disse que queria criar um sistema para ajudar a orientar os alunos, em vez de simplesmente dar-lhes respostas. Então, os desenvolvedores da Khan Academy projetaram o Khanmigo para usar o método socrático. Muitas vezes, pede aos alunos que expliquem seus pensamentos como uma forma de incentivá-los a resolver suas próprias questões.

Khanmigo oferece ajuda em uma ampla variedade de assuntos: matemática do ensino fundamental, história americana do ensino médio, educação cívica do ensino médio e química orgânica de nível universitário. Ele também possui recursos que convidam os alunos a conversar com personagens fictícios como Winnie-the-Pooh ou figuras históricas simuladas como Marie Curie.

Os sistemas de IA baseados em grandes modelos de linguagem também podem inventar informações falsas. Isso ocorre porque os modelos são projetados para prever a próxima palavra em uma sequência. Eles não se apegam aos fatos.

Para melhorar a precisão do Khanmigo em matemática, os desenvolvedores da Khan Academy criaram um processo de várias etapas: o sistema elabora respostas para um problema de matemática nos bastidores e, em seguida, compara-o com a resposta do aluno. Mesmo assim, o sistema de tutoria da Khan Academy exibe um aviso na parte inferior da tela: “Khanmigo às vezes comete erros”.

A Khan Lab School, onde a mensalidade anual custa mais de US$ 30.000, oferece um banco de testes ideal para dar aulas de bots. A escola do Vale do Silício tem turmas pequenas e uma filosofia empreendedora que incentiva as crianças a perseguir suas paixões e aprender em seu próprio ritmo. Seus alunos experientes em tecnologia estão acostumados a mexer com ferramentas digitais.

Em uma manhã desta primavera, Jaclyn Major, uma especialista em STEM da escola primária de Khan, observou seus alunos testarem os limites do bot de forma divertida.

Um aluno pediu a Khanmigo para explicar um problema de matemática usando letras de músicas. Outro pediu ajuda matemática na “gíria da Geração Z”.

“Você poderia me fazer mais um favor e explicar tudo em coreano?” um terceiro disse em uma conversa de texto com o chatbot.

Khanmigo obedientemente obrigado. Em seguida, cutucou cada aluno de volta à tarefa de matemática em mãos.

A Sra. Major disse que gostou de como o sistema interagia com seus alunos de maneira envolvente.

“Khanmigo é capaz de se conectar com eles e estar no nível deles, se eles quiserem”, disse ela. “Acho que pode ser útil em qualquer sala de aula.”

É muito cedo para dizer se o Khanmigo será igualmente atraente para outros públicos – como escolas públicas com turmas maiores ou alunos que não estão acostumados a conduzir seu próprio aprendizado.

Na sala de aula, Zaya, a aluna da sexta série, teve uma falha. Khanmigo pediu a ela para explicar como ela chegou à resposta para um problema de conjunto de dados. Em seguida, o bot sugeriu incorretamente que ela poderia ter cometido um “pequeno erro” em seus cálculos.

Ela prontamente advertiu o chatbot de IA: “19 + 12 é 31 khanmigo”, escreveu ela.

“Peço desculpas pelo meu erro anterior”, respondeu Khanmigo. “Você está realmente correto.”

Essa pode ser uma das lições mais importantes para crianças em idade escolar que usam novos e promissores bots tutores: não acredite em todos os textos gerados por IA que você lê.

“Lembrem-se, estamos testando”, lembrou a Sra. Major a seus alunos. “Estamos aprendendo – e está aprendendo.”