Τεχνητή νοημοσύνη και αλγόριθμοι στην πρωτοβάθμια εκπαίδευση

Στις 3, 6 και 9 Σεπτεμβρίου οι εκπαιδευτικοί της Πρωτοβάθμιας εκπαίδευσης των Αρσακείων Σχολείων Ψυχικού, Εκάλης, Πατρών, Θεσσαλονίκης και Ιωαννίνων θα επιμορφωθούν με θέμα: «Η Τεχνητή Νοημοσύνη και οι αλγόριθμοι στην Πρωτοβάθμια Εκπαίδευση». Η επιμόρφωση οργανώνεται από την Επόπτρια των Σχολείων Δρ Νέλλη Παππά και την Αναπληρώτρια Επόπτρια κ. Σοφία Σταθοπούλου. Την επιμόρφωση θα κάνει ο Δρ Άρης Μαυρομμάτης, Μαθηματικός-Θεωρητικός Τέχνης-Ανάπτυξη Τεχνολογίας Υπερμέσων, Ερευνητής – Καθηγητής Κέντρο Διά Βίου Μάθησης, Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας.

Η Τεχνητή Νοημοσύνη (AI) δομείται στη βάση της υπολογιστικής σκέψης και της υπολογιστικής τεχνολογίας και έχει μια ενδιαφέρουσα και συναρπαστική εξέλιξη στην ιστορία του ανθρώπου. Αυτή η εξέλιξη αντικατοπτρίζει την ανθρώπινη επιθυμία για αυτοματοποίηση και επίλυση πολύπλοκων προβλημάτων. Πριν από 25 αιώνες περίπου ο Αριστοτέλης διατύπωσε στα Πολιτικά (Πολιτικά 1254a) ότι: «Αν κάθε μέσο είχε τη δύναμη να ολοκληρώσει μόνο το έργο του μετά από εντολή ή από μόνο του, όπως υποστηρίζουν για τα αυτόματα του Δαιδάλου ή τους τρίποδες του Ηφαίστου, για τους οποίους ο ποιητής λέει ότι εκτελούσαν αυτόματα την εργασία τους στο εργαστήριο του θεού, έτσι, αν και οι σαΐτες του αργαλειού είχαν τη δύναμη να υφαίνουν οι ίδιες και οι χορδές να παίζουν μόνες τους κιθάρα, τότε οι αρχιτέκτονες δεν θα χρειάζονταν εργάτες ούτε οι αφέντες δούλους» υπονοώντας τη μετασχηματιστική δύναμη της Τεχνολογίας.  

Τον 17ο αιώνα, ο Blaise Pascal εφηύρε την αριθμομηχανή, γνωστή ως Pascaline. Αυτή η μηχανική συσκευή μπορούσε να εκτελεί βασικές αριθμητικές πράξεις και θεωρείται πρόδρομος των σύγχρονων υπολογιστών. Η εφεύρεση του Pascal έθεσε τα θεμέλια για μελλοντικές εξελίξεις στην υπολογιστική τεχνολογία. Κατά τη διάρκεια του 19ου και του πρώιμου 20ού αιώνα, σημειώθηκαν σημαντικές πρόοδοι. Ο Charles Babbage σχεδίασε την Αναλυτική Μηχανή, ενώ η Ada Lovelace θεωρείται η πρώτη προγραμματίστρια. Αυτές οι εξελίξεις μαζί με τις καινοτόμες επιστημονικές εργασίες των John von Neumann και Alan Turing οδήγησαν στην ανάπτυξη των πρώτων ηλεκτρονικών υπολογιστών κατά τη διάρκεια του Β’ Παγκοσμίου Πολέμου. Η εποχή των ψηφιακών υπολογιστών ξεκίνησε τη δεκαετία του 1950 με την εμφάνιση των πρώτων εμπορικών υπολογιστών. Η ραγδαία ανάπτυξη των μικροεπεξεργαστών τη δεκαετία του 1970 οδήγησε στην επανάσταση των προσωπικών υπολογιστών, καθιστώντας την υπολογιστική τεχνολογία προσιτή στο ευρύ κοινό. Τις τελευταίες δεκαετίες, η εξέλιξη της υπολογιστικής ισχύος και των αλγορίθμων έχει οδηγήσει στην ανάπτυξη της τεχνητής νοημοσύνης (AI). Η AI περιλαμβάνει συστήματα που μπορούν να μαθαίνουν, να προσαρμόζονται και να λαμβάνουν αποφάσεις με τρόπους που μιμούνται την ανθρώπινη νοημοσύνη. Από την αναγνώριση φωνής και εικόνας μέχρι τα αυτόνομα οχήματα και τα προηγμένα συστήματα υποστήριξης αποφάσεων, η AI μεταμορφώνει πολλούς τομείς της ζωής μας.

Η τεχνητή νοημοσύνη (AI) έχει αναδειχθεί ως ένα ισχυρό εργαλείο στον τομέα της εκπαίδευσης, ιδιαίτερα στην πρωτοβάθμια εκπαίδευση. Η ικανότητά της να προσαρμόζεται και να εξατομικεύει τη μαθησιακή διαδικασία φέρνει επανάσταση στον τρόπο με τον οποίο διδάσκονται η γλώσσα και τα μαθηματικά. Αυτή η εξέλιξη οδηγεί σε μια πιο διαφοροποιημένη προσέγγιση στη διδασκαλία, λαμβάνοντας υπόψη τις μοναδικές ανάγκες και ικανότητες κάθε μαθητή (εξατομικευμένη μάθηση). Στον τομέα της γλωσσικής διδασκαλίας, η AI προσφέρει εξατομικευμένα προγράμματα ανάγνωσης και γραφής. Τα συστήματα AI μπορούν να αναλύσουν το επίπεδο ανάγνωσης ενός μαθητή και να προτείνουν κατάλληλα κείμενα που ταιριάζουν στις ικανότητές του. Επιπλέον, μπορούν να παρακολουθούν την πρόοδο του μαθητή σε πραγματικό χρόνο, προσαρμόζοντας το περιεχόμενο και τη δυσκολία ανάλογα με τις επιδόσεις του. Αυτό επιτρέπει στους εκπαιδευτικούς να παρέχουν στοχευμένη υποστήριξη σε μαθητές που μπορεί να αντιμετωπίζουν δυσκολίες, ενώ παράλληλα προσφέρουν πιο προκλητικό υλικό σε εκείνους που προοδεύουν ταχύτερα. Στα μαθηματικά, η AI έχει εισαγάγει προσαρμοστικά συστήματα μάθησης που αναγνωρίζουν τα δυνατά και αδύνατα σημεία κάθε μαθητή. Αυτά τα συστήματα μπορούν να δημιουργήσουν εξατομικευμένα σχέδια μαθημάτων, προσφέροντας ασκήσεις και προβλήματα που ανταποκρίνονται στο επίπεδο κατανόησης τού κάθε μαθητή. Για παράδειγμα, εάν ένας μαθητής δυσκολεύεται με τα κλάσματα, το σύστημα AI μπορεί να παρέχει περισσότερες ασκήσεις και οπτικές αναπαραστάσεις για να ενισχύσει την κατανόηση. Αντίθετα, για έναν μαθητή που έχει κατακτήσει τις βασικές έννοιες, το σύστημα μπορεί να προσφέρει πιο σύνθετα προβλήματα για να διατηρήσει το ενδιαφέρον και να προωθήσει την περαιτέρω ανάπτυξη.

Η τεχνητή νοημοσύνη (AI) μπορεί να αξιοποιηθεί για τον σχεδιασμό και την υλοποίηση διαθεματικών δραστηριοτήτων στην πρωτοβάθμια εκπαίδευση. Συγκεκριμένα, η ενσωμάτωση της AI στη διδασκαλία της γλώσσας και των μαθηματικών μπορεί να δημιουργήσει ένα συναρπαστικό και αποτελεσματικό μαθησιακό περιβάλλον. Ένα παράδειγμα μια τέτοιας προσέγγισης είναι η Δημιουργία Εξατομικευμένων Μαθηματικών Ιστοριών, οι οποίες ενσωματώνουν μαθηματικές έννοιες σε ένα αφηγηματικό πλαίσιο. Αυτή η προσέγγιση όχι μόνο ενισχύει τις μαθηματικές δεξιότητες των μαθητών, αλλά βελτιώνει επίσης την κατανόηση κειμένου και τις γλωσσικές ικανότητές τους, ενώ παράλληλα ενθαρρύνει την κριτική σκέψη, ενισχύει τη δημιουργικότητα και προωθεί μια πιο ολοκληρωμένη κατανόηση και των δύο αντικειμένων.

1. Να προσεγγίσουν με πολύ απλό τρόπο ό,τι συζητάμε ως Τεχνητή Νοημοσύνη μέσα από τον επιστημονικό πυρήνα της, ο οποίος είναι τα Τεχνητά Νευρωνικά Δίκτυα και η σχέση αυτών των δικτύων με τα Βιολογικά Νευρωνικά Δίκτυα.
2. Να γνωρίσουν τρεις βασικές εφαρμογές-προγράμματα τεχνητής νοημοσύνης, καθώς και τον τρόπο με τον οποίο μπορούν να αξιοποιήσουν τις δυνατότητές τους προκειμένου να συγκροτήσουν διαθεματικές εργασίες με ευρύτερους θεματικούς πυλώνες την γλώσσα και τα μαθηματικά.
3. Να γνωρίσουν το πώς κατασκευάζεται ένας αλγόριθμος χρησιμοποιώντας απλά προβλήματα του αναλυτικού τους προγράμματος.

4 Να σχεδιάσουν τη δική τους διαθεματική δραστηριότητα η οποία θα συνδυάζει την γλώσσα και τα μαθηματικά και θα αξιοποιεί τις εφαρμογές τεχνητής νοημοσύνης που συζητήθηκαν καθώς και να γράψουν αντίστοιχους απλούς αλγορίθμους.