HCII-Forscher erhalten Zuschuss in Höhe von 2 Millionen US-Dollar zum Testen von KI-basierter mobiler Nachhilfesoftware – News

HCII-Forscher erhalten Zuschuss in Höhe von 2 Millionen US-Dollar zum Testen von KI-basierter mobiler Nachhilfesoftware – News

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25. Oktober 2022

Hausaufgaben können für Schüler der Mittelstufe besonders schwierig sein, die eingeschränkten Zugang zu Technologie, mangelnde elterliche Unterstützung oder andere Faktoren haben, die ihr Lernen behindern könnten.

Um zu helfen, werden Forscher der Carnegie Mellon University School of Computer Science am Human-Computer Interaction Institute einen Zuschuss in Höhe von 2 Millionen US-Dollar vom Institute of Education Sciences des US-Bildungsministeriums verwenden, um ein Smartphone-basiertes Nachhilfesystem für Mathematik in der Mittelstufe zu entwickeln und zu testen, das verwurzelt ist in der künstlichen Intelligenz.

Das Projekt „Optimizing AI-Based Tutoring Software for Middle-School Mathematics on Smartphones“ untersucht, wie sich die Leistungen der Schüler in Mathematik verbessern, wenn die Unterstützung zunimmt. Insbesondere möchte das Team verstehen, ob datenoptimierte KI-basierte Nachhilfesoftware, Smartphones und soziale Motivation zusammenarbeiten können, um das Lernen zu verbessern.

„Wir denken, dass es ein gutes Paket ist, weil es verschiedene Teile des Problems anspricht“, sagte Vincent Aleven, Professor am HCII und Leiter des Projekts. „Wir werden diese drei Bedingungen einzeln untersuchen und testen, ob jede für sich Verbesserungen bringt. Am Ende kombinieren wir alles und führen eine Vergleichsstudie durch.“


Ein Team von HCII-Forschern wird ein Stipendium des Institute of Education Sciences des US-Bildungsministeriums verwenden, um ein Smartphone-basiertes Nachhilfesystem für Mittelschulmathematik zu entwickeln und zu testen, das auf KI basiert.

Aleven wird mit Ken Koedinger, Paulo Carvalho und Jonathan Sewall vom HCII sowie mit dem Doktoranden Conrad Borchers und der Postdoktorandin Meng Xia zusammenarbeiten. Um die mobile Lernsoftware zu entwerfen, wird das Team Lerneinheiten aus dem umfassenden webbasierten Tutorensystem des HCII, Mathtutor, verwenden.

Laut Aleven haben frühere Untersuchungen gezeigt, dass mehr Teenager Zugang zu Smartphones als zu Computern haben. Auch wenn sich diese Lücke mit der Verlagerung der COVID-19-Pandemie auf Fernunterricht verringert haben mag, stehen Schüler immer noch vor Hindernissen, Hausaufgaben auf Desktop- und Laptop-Computern zu erledigen.

„Es gibt Situationen, in denen Geschwister den einzigen Heimcomputer verwenden, und es gibt immer noch das Problem des Internetzugangs zu Hause“, sagte er. „Indem die Software auf eine Smartphone-Plattform gebracht wird, können Kinder unterwegs, im Schulbus oder während ihr Heimcomputer verwendet wird, darauf zugreifen. Wir werden untersuchen, ob dies die Zeit erhöhen könnte, die die Schüler mit Hausaufgaben verbringen.“

Aber ein KI-basiertes Nachhilfesystem auf Smartphones zugänglich zu machen, hilft nicht, wenn die Schüler es nicht nutzen. Das Team wird sich mit der sozialen Motivation und der Rolle befassen, die Eltern bei der Förderung des Lernens spielen können. Die Software wird eine Funktion enthalten, die Eltern per Push-Benachrichtigung „Anstupser“ sendet und sie ermutigt, ihre Kinder in Gespräche über den Wert von Mathematik einzubeziehen, sie über bevorstehende Unterrichtsstunden zu informieren, Konzepte zu erklären und Wege vorzuschlagen, wie sie ihre Kinder anleiten können.

„Eltern zögern manchmal, zu helfen, weil sie denken, dass sie nicht gut in Mathe sind, oder weil sie Angst haben, dass sie es anders erklären als ein Lehrer“, sagte Aleven. “Dies ist eine Gelegenheit, bei der Schüler und Eltern gemeinsam lernen können.”

Die Forschung wird neue wissenschaftliche Erkenntnisse darüber generieren, wie fortschrittliche Lerntechnologien am besten genutzt werden können. Wenn sich der Drei-Säulen-Ansatz bei der Verbesserung der Hausaufgabenergebnisse als erfolgreich erweist, könnte er die Grundlage für künftige Lehrplanverbesserungen legen und insbesondere Personen mit niedrigerem sozioökonomischem Status zugute kommen.

„Da Bedenken hinsichtlich der Gerechtigkeit in den Vordergrund treten, wäre ein wunderbares Ergebnis, dass wir Verbesserungen für Studenten in benachteiligten Situationen sehen“, sagte Aleven.

Das erste Studium dieses vierjährigen Projekts beginnt Ende Oktober im Schulbezirk Deer Lakes im Raum Pittsburgh.

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