- Jaan Aru, TI-Hüppe teadusmeeskonna juht, Tartu Ülikooli arvutiteaduse instituudi kaasprofessor
- Kristjan-Julius Laak, Tartu Ülikooli arvutiteaduse instituudi tehisintellekti nooremteadur
- Grete Arro, Tallinna Ülikooli haridusteaduste instituudi hariduspsühholoogia vanemteadur
TI-Hüppe sihtasutus alustas jaanuaris 10.–11. klasside gümnasistidele õppimist toetava tehisaru õpirakenduse jagamist. Kuidas erineb see rakendus tavalisest ChatGPT-st? Ja mis kõige tähtsam, kuidas me ikkagi teame, et see aitab õpilastel õppida?
Kujutage ette olukorda, kus õpilane peab jooksma staadioniringi, et parandada oma vastupidavust. Praegused tehisarumudelid meenutavad üleliia abivalmis sõpra, kes hüüab raja äärest: „Puhka, ma jooksen järgmise ringi sinu eest!“ Tõsi, ring saab küll võib-olla rekordajaga läbitud ja näitajad tulevad ilusad, kuid õpilase füüsiline vorm ei parane karvavõrdki.
Just see juhtub, kui õpilane laseb tavalisel ChatGPT-l oma koolitöö ära teha. Õppimine on olemuselt aeglane ja pingutusrohke protsess. See nõuab ajude ragistamist, lahenduste ja ideede genereerimist ning võib olla ebamugav, kuid on arenguks vältimatu. Meie eesmärk on luua tehnoloogia, mis ei võta õpilaselt mitte pingutust ära, vaid kutsub teda üles järjepidevale mõtlemisele.
Tavalisest ChatGPT-st erinev lähenemine
TI-Hüppe meeskond koos Eesti teadlastega ja ettevõttega OpenAI on arendanud ligi aasta spetsiaalselt Eesti õpilastele kohandatud tehisaru õpirakendust. See näeb välja nagu tavaline ChatGPT, aga toimib võrreldes levinud keelemudelitega risti vastupidisel põhimõttel, sest see
- mitte ei anna valmis vastuseid, vaid suunab õppijat ise pingutama,
- aitab õppijal muuta õpiülesande enda jaoks tähenduslikuks,
- aitab õppijal aktiveerida teemakohased eelteadmised,
- toetab eneserefleksiooni,
- kohandab selgituste raskusastet õpilase tasemele,
- vastab alati loomulikus eesti keeles.
Näiteks kui õpilane küsib tavaliselt tehisaru rakenduselt „Kuidas toimub organismis rakkude jagunemine?“, siis annab masin kiire vastuse ja kirjeldab etappe. Õpilane kopeerib selle vastuse ja unustab sisu peagi. Eesti koolidele loodud õpirakendus esitab aga suunava küsimuse: „Mõtleme koos! Milleks võiks rakkude jagunemine organismile üldse vajalik olla?“.
See lihtne muutus vestluse dünaamikas on määrava tähtsusega, sest nihutab fookuse passiivselt vastuse saamiselt õppija enda mõtlemise käivitamisele.
Gümnasist Tuuli Hanson tutvustab, kuidas töötab TI-Hüppe õpirakendus.
Toetab õppimist, mitte lühiajalist sooritust
Õppimis- ja ajuteadlased on ühel meelel selles, et uue teadmise saamine eeldab õppijalt järjepidevat pingutust ning seda pingutusvõimet saab arendada. Koostöös Tartu Ülikooli ja Tallinna Ülikooli haridusteadlastega oleme määratlenud neli põhiomadust, millele peab õpirakendus vastama, et toetada sellise pingutuse teket.
Esimene omadus on autonoomne motivatsioon. See tähendab, et õpilane on valmis pingutama siis, kui ta tunneb, et õpib enda jaoks ja teema on talle tähenduslik. Hinde või karistuse hirm ei ajenda teda hästi õppima.
Teiseks on tähtis usk enda arengusse. Oleme ilmselt kõik kuulnud kedagi väitmas, et „ma ju polegi matemaatikas hea“. Õpirakendus toetab uskumusi, et võimed on arendatavad ning et raskena tunduvad ülesanded ja vigade tegemine on loomulik osa õpiprotsessist.
Kolmandaks on vajalikud õppimist toetavad õpistrateegiad. Õpilased kasutavad sageli ebaefektiivseid võtteid, näiteks loevad teksti passiivselt üle. Õpirakendus suunab neid kasutama tõestatult toimivaid meetodeid, nagu õpitu meenutamine ja keerulise asja kallal ise pusimine enne lahenduse vaatamist.
Neljandaks püüab õpirakendus toetada elukestvaks õppimiseks vajalike eneseregulatsiooni oskuste arengut. Need on oskused, mis aitavad enda õppimist juhtida. Ennast reguleeriv õppija seab ise endale eesmärgi, jälgib teadlikult oma õppimisprotsessi ja hindab edasiminekut. Samuti kohandab ta oma õpistrateegiaid ja reflekteerib tulemuste üle.
Teadustöö on näidanud, et need neli õpioskust määravad otseselt inimese akadeemilise edenemise ja heaolu. TI-Hüppe õpirakenduse eesmärk pole seega mitte kiirendada koolis ülesannete lahendamist, vaid vastupidi, normaliseerida aeglasem ja pingutust nõudev õppimine ning toetada elukestvaks õppeks vajalike õpipädevuste kujunemist.
Mugavuse vastu võitlemine
Seni tehtud uuringud näitavad, et peaaegu kõik gümnasistid juba kasutavad tehisaru (enamasti kommertsrakenduste tasuta versioone), et koolitööd rutem valmis saada. Meie eesmärk pole suunata õpilasi tehisaru senisest rohkem kasutama, vaid pakkuda neile õppimist soodustavat alternatiivi laialt kasutatud tehisarurakendustele, mis pärsivad kriitilist mõtlemist ja õpioskuste kujunemist.
TI-Hüppe arendusmeeskond vaatleb õpirakenduse tegevust jooksvalt anonüümsete ja automaatsete hindamisvahendite abil, mis analüüsivad õpirakenduse vastuseid. Näiteks kontrollivad arendajad, kas see vastab eesti keeles ja ei tee õpilase eest ülesandeid ära.
Õpilastele oleme loonud võimaluse anda TI-Hüppe õpirakenduse käitumisele tagasisidet. Tagasiside kogumise ja selle alusel muudatuste tegemise protsess jätkub kogu TI-Hüppe programmi vältel, et õpirakendust paremaks teha.
Kas see päriselt töötab?
Et vastata küsimusele, kas TI-Hüppe õpirakendus aitab ka päriselt paremini õppida, on Haridus- ja Teadusministeerium tellinud Tartu Ülikoolilt ulatusliku mõju-uuringu. Meie eesmärk on välja selgitada, kuidas ja millistel tingimustel õpirakendus õppija arengut mõjutab. Uuringus kasutame klassikalisi küsimustikke ja teste, et tuvastada õpirakenduse mõju ülal mainitud neljale õpioskusele (nt motivatsioon, õpistrateegiad). Uuringus osalevad ainult õpilased, kes on andnud selleks nõusoleku.
Et mõista, mis täpselt põhjustab muutuse, kasutame ka õppija õpikeskkonnaga seotud teisi andmed (nt TI-Hüppe õpiringide toimumine koolis) ja õpirakenduse kasutuse statistikat (nt kasutamise sagedus). Õpilaste andmeid analüüsime nii, et neid ei ole võimalik konkreetsete inimestega seostada, ehk pseudonüümitult.
Uurime ka üldisemalt, kas õppija arengut saab hinnata vestluste kaudu ja kuidas erineb tehisaruga koos õppimine õpetajaga õppimisest. Selleks jätab automaatne süsteem analüüsist välja vestlused, mis ei ole õppimisega seotud ja mille puhul ta kahtlustab isikuandmete esinemist või privaatseid teemasid. Seega analüüsime ainult õppimist puudutavaid anonüümseid vestluseid.
Järeldusi ei tehta üksikute vestluste pealt ega üksikisiku kohta. See annab võimaluse edaspidi kiiresti ja tõhusalt tuvastada õpirakenduse mõju õppimisele ning suunata õpirakenduse käitumist veel rohkem õpilast toetavamaks.
Uuringu käigus TI-Hüppe sihtasutuse, Tartu Ülikooli ja OpenAI koostöös arendatud automaatsed hindamisvahendid analüüsivad toimunud vestlusi korraga ning tuvastavad nende alusel üldisi mustreid. Näiteks püüame saada teada, kas õpirakenduse kasutamine aitab suurendada õppijate võimet järjepidevalt pingutada.
Uuring aitab täita lünga teadmistes
Uuringu tulemused loovad parema arusaama nii Eesti koolidele kui ka lapsevanematele, aidates selgemini mõista, kuidas tehisaruga koos õppida.
Peagi oskame täpsemalt öelda, mis on vajalik selleks, et õppijad areneksid tehisaruga õppides. Uuringu tulemused võimaldavad teadlastel ja arendajatel õpirakendust paremaks teha ning tulevikus hinnata ükskõik milliste teiste tehisarurakenduste võimet meie õppijaid toetada.
Õpilaste seas teeme esimese küsitluse juba veebruaris. Uuringu tulemused avaldame rahvusvahelises teadusajakirjas ja TI-Hüppe veebikanalites selle aasta jooksul. Uuringus osalevad koolid saavad enda koolile üldistatud tagasiside, kuidas tehisaru kasutamist paremini suunata.
Uuring on kooskõlastatud Tervise Arengu Instituudi ja Eesti Teadusagentuuri teaduseetika komiteega ning selle ettevalmistamisel on peetud nõu Andmekaitse Inspektsiooniga.