Assistentes de Ensino com IA Podem Impulsionar o Sucesso dos Alunos

Avanços em inteligência artificial generativa ajudam educadores a oferecer recursos interativos e específicos para cada disciplina.

Tutores impulsionados por inteligência artificial, que geralmente fornecem respostas a perguntas objetivas, já demonstraram capacidade de melhorar o desempenho acadêmico. Por exemplo, em um estudo liderado por professores da Universidade Harvard, estudantes de física que utilizaram tutores de IA aprenderam mais do que o dobro em menos tempo, em comparação com outros alunos.

Em outros contextos, professores de faculdades e universidades já vêm utilizando de forma criativa e dinâmica a IA generativa como parte de seus currículos.

Andrew DeOrio, professor e vice-presidente de assuntos de graduação na Universidade de Michigan, utilizou um chatbot personalizado com IA para ajudar os alunos do seu curso de programação a completarem um projeto de sistemas distribuídos.

“Algo que apoia a aprendizagem dos alunos é o feedback oportuno e acionável sobre seus trabalhos”, diz DeOrio. “Essa era uma ferramenta nova para talvez fazer isso ainda melhor. Sempre que estivessem trabalhando em seus projetos, o bot poderia dar pequenas ajudas. Você não pode estar com os alunos o tempo todo, mas um bot pode.”

Assistentes com IA Podem Oferecer Orientações Gerais e Detalhadas

DeOrio e quatro assistentes de pesquisa usaram o U-M Maizey — um kit de ferramentas de IA da universidade baseado em conjuntos de dados personalizados — para construir o chatbot e os slides das aulas, combinando materiais de fóruns anteriores e outros recursos do curso para treiná-lo.

O uso do bot no projeto de sistemas distribuídos foi opcional. Dos alunos que o utilizaram, 77% disseram que a interação foi útil, especialmente quando se tratava de dúvidas conceituais ou sobre especificações do projeto. As questões que DeOrio respondeu pessoalmente tendiam a ser mais complexas.

“Eu adoraria que o bot respondesse às perguntas fáceis, e que os alunos viessem até mim com as mais difíceis”, afirma. “Para mim, isso mostra que estou ajudando os alunos a avançarem na sua jornada educacional.”

Alexa Alice Joubin, professora de inglês e codiretora do Instituto de Humanidades Digitais da Universidade George Washington, quis que os alunos de seus cursos de humanidades e teoria crítica usassem inteligência artificial para mais do que apenas resumir leituras ou redigir ensaios.

A partir de cinco bolsas de pesquisa, Joubin trabalhou com um aluno de pós-graduação em ciência da computação no último verão para criar um protótipo de assistente de ensino com IA, personalizado para suas duas disciplinas.

Essa ferramenta de código aberto e acesso livre pode ser usada para detectar padrões na escrita dos alunos. Por exemplo, identificar o uso excessivo de determinadas palavras ou frases, ou a repetição de ideias.

Ao responder a um comando, o assistente com IA também pode detectar se múltiplas fontes são aplicáveis à questão e compor uma resposta abrangente.

“Ele diz: ‘Vou dividir isso; vou buscar respostas neste documento específico, e como o conteúdo parece se conectar com esses outros documentos, também vou consultá-los e trazer esta citação relevante ou esta passagem essencial, para que você possa analisá-la mais de perto’”, explica Joubin.

Assistentes com IA Também Podem Ser Visuais

Há alguns anos, Muhsinah Morris, diretora do programa Metaverso e professora no Morehouse College, começou a utilizar um ambiente imersivo de realidade virtual para ministrar um curso de química orgânica. A estrutura permitia que ela auxiliasse os estudantes em tempo real enquanto as aulas gravadas eram exibidas.

Logo depois, ela soube de uma funcionalidade que permitiria aos alunos interagir com um avatar capaz de responder perguntas com falas roteirizadas. Morris colaborou com o parceiro de tecnologia educacional da instituição para criar uma versão 3D com IA dela mesma, com uma voz gerada por computador que, segundo ela, soa surpreendentemente parecida com a sua.

“Isso torna tudo mais familiar”, diz Morris. “Especialmente quando estamos lidando com tecnologias emergentes, é importante encontrar os alunos onde eles estão, e proporcionar um nível de conforto.”

Os alunos do Morehouse podem interagir com o assistente de ensino por meio do navegador Google Chrome, digitando ou falando suas perguntas. Se o som do laptop estiver desligado, a resposta é exibida por legenda durante a aula.

A ferramenta pode ser especialmente útil em ambientes como laboratórios de química, onde seguir os procedimentos e técnicas corretos é fundamental. Um professor pode usar o assistente com IA para demonstrar, por exemplo, como montar um aparelho de destilação e onde cada componente deve ser colocado.

“Isso oferece outra camada de autonomia para os alunos trabalharem de forma mais independente”, ela afirma. “Porque, nesses ambientes de laboratório, estamos falando de 25 estudantes e apenas uma ou duas pessoas circulando para garantir que tudo está sendo feito corretamente.”

Escolas Estão Utilizando Dados e Boas Práticas com IA

A cibersegurança deve ser uma consideração importante ao desenvolver um assistente de ensino com IA generativa. Por exemplo, DeOrio não inseriu dados privados dos alunos no sistema, e o acesso à ferramenta foi restrito aos estudantes da sua disciplina.

Da mesma forma, limites predefinidos garantem que o assistente desenvolvido por Joubin consulte apenas os arquivos que ela mesma carregou.

“Se temos uma leitura obrigatória que não é licenciada de forma aberta, eu uso minhas próprias palavras, como se estivesse ensinando diretamente”, diz ela. “Temos barreiras de proteção. Se você tentar fazer perguntas que não são relevantes, o sistema dirá: ‘Estou aqui para ajudá-lo com este curso; só posso conversar sobre o que está no meu conjunto de dados.’”

A tecnologia de assistente de ensino com IA pode não ser ideal para todas as tarefas. Resultados de pesquisas indicam que os alunos de DeOrio não consideram o sistema especialmente útil para testar e depurar projetos; frequentemente, recorrem ao atendimento presencial para esse tipo de ajuda.

“Definitivamente, isso não substitui um assistente de ensino humano”, diz DeOrio. “Mas permite que os alunos usem de forma mais eficaz o tempo que têm com professores e monitores.”