Intelligence artificielle

L'homme, les machines et l'avenir de l'éducation – Vers la science des données

L'homme, les machines et l'avenir de l'éducation - Vers la science des données


L'intelligence artificielle et les technologies émergentes peuvent-elles nous rendre plus intelligents?

par Dirk Knemeyer et Jonathan Follett

Figure 01: L’éducation a été officialisée afin d’accélérer notre compréhension de sujets difficiles, complexes ou abstraits. [Illustration: “The School Teacher”, Albrecht Dürer, 1510 woodcut, National Gallery of Art, Open Access]

Comment les humains apprennent-ils? Notre premier apprentissage est basé sur l'expérience: répondre aux interactions entre nous et le ventre autour de nous. L'apprentissage par l'expérience s'étend même au-delà de l'utérus, à nos premiers enseignants - notre mère et d'autres personnes qui nous impriment de manière intentionnelle ou non - chanter une chanson et se déplacer. En fait, l’apprentissage que nous avons accompli au cours de l’histoire humaine repose en grande partie sur ce modèle stimulant-réponse consistant simplement à vivre et, par la même occasion, à continuer à apprendre. Ce modèle inhérent d’apprentissage par l’expérience convient à bien des choses, telles que la façon d’agir envers les autres, de biner une rangée ou de trouver de l’eau douce. Cependant, il est moins efficace pour nous aider à maîtriser des choses plus nuancées telles que la grammaire, la philosophie et la chimie. Et il est tout à fait insuffisant de nous enseigner des domaines intellectuels extrêmement complexes, tels que la physique théorique. C’est l’une des raisons pour lesquelles l’éducation a été officialisée - pour accélérer, voire rendre possible, notre compréhension de sujets difficiles, complexes ou abstraits.

À l'ouest, l'éducation formelle a atteint son apogée moderne dans l'université, dont les origines remontent au 11ème siècle à Bologne, en Italie. Enracinée dans l’éducation chrétienne et dans l’extension de l’éducation monastique - elle-même issue de la tradition bouddhiste et de l’Extrême-Orient - l’enseignement supérieur était, historiquement, un oasis de connaissance pour quelques privilégiés. Intégrée à des villes telles que Paris, Oxford et Prague, alors que l'université était son lieu et son espace propres, elle vivait dans et au sein d'une ville et d'une communauté plus grandes. L'accent était mis sur les arts, un terme utilisé très différemment aujourd'hui et englobant la totalité ou un sous-ensemble de sept arts: arithmétique, géométrie, astronomie, théorie de la musique, grammaire, logique et rhétorique.

L'expérience universitaire d'aujourd'hui est très différente. Le nombre de matières a explosé, les «arts et les sciences» représentant seulement un «collège» au sein d'une université - et qui a perdu de son importance pendant quelques décennies par rapport à des connaissances plus pratiques et appliquées telles que le commerce et l'ingénierie. Une proportion plus élevée de citoyens que jamais fréquente maintenant un établissement d’enseignement supérieur, les connaissances ayant été considérablement démocratisées, alors même qu’il devient de plus en plus essentiel de vivre simplement d’une vie. Et, dans la plupart des cas, les racines religieuses des universités en général ou de votre école en particulier ont été cachées ou minimisées alors que notre monde devient de plus en plus laïc. Ces changements ont eu lieu à des rythmes et des manières différents pendant environ mille ans. Bien que les différences soient significatives et reflètent l'évolution de la connaissance et de la civilisation, étant donné l'ampleur du temps, nous pourrions même considérer les changements comme modestes.

Figure 02: Historiquement, oasis de connaissance pour les quelques privilégiés, l'université a été intégrée à des villes telles que Paris, Oxford et Prague. [Illustration: “University”, Themistocles von Eckenbrecher, 1890 drawing, National Gallery of Art, Open Access]

Bien entendu, compte tenu de l'évolution rapide de la technologie au cours des dernières décennies et de ses effets économiques et sociaux, l'éducation formelle est terriblement dépassée. Conçu dans un monde analogique et obligeant tout le monde à suivre le même programme, où différentes matières étaient enseignées plus ou moins de la même manière, l’éducation formelle est au mieux maladroite. Une variété de philosophies et de pédagogies différentes ont émergé, introduisant différentes méthodes d'apprentissage, mais celles-ci ne sont pas distribuées de manière égale. La méthode standard d’éducation peut être l’étourdissement mental - les salles de conférences caverneuses avec des centaines d’étudiants pour chaque professeur. Quels que soient ces obstacles, nous aspirons à une meilleure solution. La prochaine vague d’innovations importantes dans le domaine de l’éducation devrait être extrême. Dans les décennies à venir, nous pouvons nous attendre à ce que la confluence de l'intelligence artificielle et d'autres technologies émergentes, et une connaissance sans cesse croissante de nous-mêmes, de l'animal humain - comment nous apprenons, comment nous vivons, comment nous participons à une société de personnes connectées - révolutionnent l'éducation.

Comment l'éducation va-t-elle changer dans un monde de technologies émergentes? Comment l'IA assistera-t-elle, améliorera-t-elle, administrera-t-elle, réglementera-t-elle et modifiera-t-elle les interactions complexes qui stimulent l'apprentissage humain? En examinant certaines des lacunes du modèle actuel d’éducation formelle, nous pouvons identifier certains des endroits où une telle technologie peut et doit jouer un rôle important. En fait, la chapelure de ces changements est déjà là, juste devant nous.

L'IA et la voie vers un programme personnalisé

Ben Nelson, fondateur des écoles Minerva de KGI, préconise une éducation connectée, qui exploite le pouvoir de la technologie en matière de partage d’informations, avec une approche systémique qui reconnaît l’importance de la connexion de chaque partie de l’expérience. La philosophie et la structure de Minerva Schools constituent un aperçu inspirant de l’avenir de l’éducation. «Dans le système éducatif du futur, les plateformes d’intelligence artificielle et de réalité virtuelle en ligne deviendront très importantes pour la transmission des connaissances. L'éducation devrait nous apprendre à être plus flexibles et à fournir des outils de transformation », a déclaré Nelson lors d'une table ronde sur l'avenir de l'éducation organisée par ESADE Business and Law School. Selon Nelson, un tel changement de paradigme "conduira à une expérience d'apprentissage plus personnalisée, une meilleure expérience utilisateur pour chaque élève".

Certaines des premières étapes de la personnalisation du curriculum par élève se produisent déjà sur le terrain. Un certain nombre d’entreprises développent des logiciels axés sur l’IA pour le marché de l’éducation dans ce but. Et tandis que l'intelligence artificielle peut fournir une évaluation initiale et des missions d'apprentissage, il existe également un élément important de la collaboration humaine. Les enseignants peuvent travailler de concert avec ces outils et peuvent modifier et même annuler les recommandations afin de mieux correspondre aux besoins de l'élève. Par exemple, Knewton, une société d’apprentissage en ligne basée à New York, utilise une technologie d’apprentissage adaptatif reposant sur l’IA pour identifier les lacunes dans les connaissances existantes d’un étudiant et proposer les travaux les plus appropriés dans divers domaines, notamment les mathématiques, la chimie, les statistiques et l’économie. . Plus de 14 millions d’étudiants ont déjà suivi les cours de Knewton. Le logiciel EdTech de Cognii utilise une conversation, dirigée par un assistant d’apprentissage virtuel utilisant une intelligence artificielle, pour encadrer les étudiants et fournir des commentaires en temps réel. L’assistant virtuel Cognii est personnalisé en fonction des besoins de chaque élève. Carnegie Learning de Pittsburgh a développé une conception d’instructions intelligentes qui utilise l’IA pour offrir aux étudiants les bons sujets au bon moment, permettant ainsi un cycle d’apprentissage, de tests et de commentaires entièrement personnalisé. Ces exemples, bien que naissants, indiquent une poussée vers un apprentissage personnalisé basé sur l'IA, qui, avec le temps, changera le visage de l'éducation formelle.

Optimiser l'expérience éducative, de l'apprentissage passif à l'apprentissage actif

La personnalisation, cependant, n’est que la partie émergée de l’iceberg en ce qui concerne les changements dans la prestation de l’éducation. Pour mieux comprendre comment l’éducation formelle sera transformée à l’avenir, nous avons discuté avec Nelson de la philosophie d’apprentissage de la Minerva School: «Si vous pensez à une éducation traditionnelle dans un collège ou une université, vous la pensez dans un ensemble d’entités vraiment indépendantes. ”Dit Nelson. «Tu prends 30 cours pendant que tu es à l’école. 30 professeurs différents enseignent ces cours. Ces professeurs ne se coordonnent vraiment pas beaucoup. En fait, ils n'ont aucune idée de la composition de leur corps étudiant au sein de leur classe. Peut-être que certains étudiants auront suivi les cours XYZ. Les autres étudiants auront suivi les cours ABC. … La nature de cette éducation est très unitaire. ”

Nelson considère l’approche universitaire - un format basé sur des conférences orienté vers la diffusion d’informations - comme un besoin désespéré en matière d’innovation. «Les étudiants entrent [and] un professeur parle pour tous ou la très grande majorité du temps. Même lorsqu'un professeur répond aux questions, le cours passe effectivement d'un professeur à un étudiant. La majorité des étudiants sont assis passivement en classe », explique Nelson. «Il y a deux problèmes avec ces deux modèles. Sur le plan scolaire, du point de vue de la conception des programmes, le monde ne fonctionne pas dans des parties distinctes de connaissances basées sur une matière. "

«Le monde n’est pas divisé entre la physique indépendamment de la biologie dans la plupart des cas, et la politique isolée de l’économie dans tous les cas, etc. L’apprentissage d’informations discrètes n’a pas grand-chose à voir avec le fonctionnement du monde. Soit dit en passant, cela n’a rien à voir avec la façon de penser des gens. "

«Lorsque nous pensons à quelqu'un qui est sage ou peut penser aux applications appropriées des connaissances pratiques dans des situations particulières, nous pensons à quelqu'un qui a appris des leçons dans un contexte et les applique à un autre», dit Nelson. «Lorsque vous proposez des programmes éducatifs distincts, il s'avère que le cerveau a beaucoup de difficulté à comprendre cela. Deuxièmement, lorsque vous êtes assis dans un environnement où vous recevez passivement des informations, la rétention dans le cerveau de ces informations est minuscule. Une étude après étude a montré qu’en six mois à la fin du semestre, les étudiants avaient oublié 90% de ce qu’ils savaient lors de la finale, ce qui signifie essentiellement qu’il est inefficace. [At Minerva,] nous changeons ces deux aspects. "

Nelson décrit l’approche de Minerva en matière d’architecture de curriculum, qui est prise en charge et fournie par sa plate-forme technologique. «Tout d’abord, nous créons un programme d’études et un mécanisme d’exécution garantissant que votre éducation ne soit pas examinée cours par cours, mais bien sous l’angle des programmes. Pour ce faire, nous codifions des dizaines d’éléments différents, des objectifs d’apprentissage que nous appelons habitudes de pensée ou concepts fondamentaux. Les habitudes d'esprit sont des choses qui deviennent automatiques avec la pratique. Les concepts fondamentaux sont des choses qui sont génératives, des choses qu'une fois que vous apprenez, vous pouvez vous en servir de différentes manières. Ensuite, ces objectifs d'apprentissage sont introduits dans un cours dans un contexte particulier. Ils sont ensuite présentés dans différents contextes dans le même cours, puis apparaissent de nouveau dans les cours du cursus dans de nouveaux contextes, jusqu'à ce que vous ayez appris des objectifs d'apprentissage généralisables. [This] signifie que vous avez appris les choses conceptuellement et les moyens de les appliquer de manière pratique dans plusieurs contextes, ce qui signifie que lorsque vous rencontrez des situations originales, ces contextes originaux, vous serez en mesure de savoir quoi faire dans ces situations. "

«La technologie que nous avons déployée en partie, mais que nous allons continuer à développer et à travailler dans un avenir très proche, est cette idée du programme scolaire échafaudé - introduisant un objectif d'apprentissage particulier, puis surveillant la manière dont cet objectif d'apprentissage est appliqué. et maîtrisé par 30 professeurs différents en quatre ans », explique Nelson. "Cela ne semble pas être une amélioration aussi radicale, mais cela change fondamentalement la nature de l'éducation."

«À propos, cela ne peut se faire qu'avec de la technologie», déclare Nelson. «Sans la technologie, vous ne pouvez pas suivre les progrès individuels des étudiants et modifier leur développement intellectuel personnalisé dans un environnement de classe. Vous devez avoir les données. Vous devez disposer de données permettant au professeur de réagir et de faire quelque chose avec. Sans technologie, c’est impossible. Il est impossible de collecter les données. Il est impossible de le diffuser. Il est impossible de le présenter au professeur en temps réel, dans un format où il pourra l’utiliser. "

Bien que les technologies connectées soient un catalyseur de cette approche, la connaissance et la volonté de mettre en œuvre de meilleures approches d'apprentissage sont tout aussi importantes. «Nous nous assurons que 100% de nos cours sont pleinement actifs», explique Nelson. “Que signifie pleinement actif? Cela signifie que nos professeurs ne sont pas autorisés à parler plus de quatre minutes à la fois. Leurs plans de cours sont structurés de telle sorte que le travail du professeur consiste réellement à faciliter la nouvelle application de la part des étudiants sur ce qu’ils ont étudié… et à utiliser le temps passé en classe pour favoriser le développement intellectuel des étudiants. Nous faisons cela parce que nous sommes capables de le faire parce que nous avons créé un environnement d'apprentissage entièrement nouveau. »Deux ans après la fin d'un cours d'apprentissage actif, les étudiants conservent 70% des informations, contre 10% seulement. tarif pour les cours magistraux. «Les cours Minerva sont extrêmement intéressants», déclare Nelson. «Ils sont très intensifs. Ils sont intégratifs, dans le sens où vous réunissez différents domaines et domaines, et ils sont efficaces.

L’environnement éducatif et les cours de Minerva se déroulent entièrement en ligne via une vidéo en direct. «Tous les étudiants vivent ensemble, mais les professeurs sont partout dans le monde. Nous embauchons des professeurs pour faire partie de notre personnel à plein temps, mais nous ne laissons pas la géographie les contraindre, ce qui est un autre avantage de disposer d’une plate-forme permettant une interaction étroite entre le professeur et les étudiants. Cela permet deux choses. Cela permet à nos professeurs d'être les meilleurs au monde dans l'enseignement de leurs matières et aux étudiants de changer de lieu. C’est pourquoi, chez Minerva, les étudiants vivent dans sept pays différents au moment de leur diplôme, car ils n’ont pas à emmener les professeurs. La faculté est accessible partout dans le monde. Cela donne à nos étudiants la possibilité d’avoir une éducation formelle très approfondie, ainsi que la possibilité de l’appliquer dans de multiples contextes du monde réel. »

De l'apprentissage actif à la réalité augmentée

La réalité virtuelle et augmentée sont des technologies émergentes qui ont des applications éducatives passionnantes - des technologies qui s’alignent bien avec l’idée d’apprentissage actif préconisée par Nelson et d’autres. Stephen Anderson, responsable de la formation en conception et chef du développement des pratiques chez Capital One, voit dans les technologies émergentes, telles que la réalité augmentée, la prochaine étape pour créer un environnement d'apprentissage continu et de boucles de rétroaction positives.

Figure 03: La réalité virtuelle a le potentiel de nous immerger dans de nouveaux environnements d'apprentissage et de nous aider à cultiver notre sens de la curiosité. [Photo: by Scott Web on Unsplash ]

«Nous avons cette approche basée sur la progression qui consiste à amener les enfants à travers les mêmes niveaux scolaires au même âge et à s’attendre à ce qu’ils apprennent le même matériel. Et c’est très industriel ou à vocation organisationnelle. Nous traiterons tous les apprenants de la même manière. Emmenez-les et ils auront leur diplôme avec cet énorme bagage et, en passant, ils devront couvrir cette matière cette année. Et je comprends pourquoi nous sommes arrivés à ce modèle parce qu’il est facile à adapter », déclare Anderson. «Mais nous savons que ce n’est pas efficace, non? Ce n’est pas la meilleure façon d’enseigner aux gens. Et la meilleure façon d'enseigner aux gens n'est pas nouvelle. C’est le cas depuis au moins Maria Montessori, à la fin des années 80 ou 90, où il est beaucoup plus question de l’apprenant. Il s’agit bien plus de cultiver la curiosité pour le monde [as well as an] intérêt à apprendre et à enseigner vous-même. Vous le voyez se jouer dans les programmes Montessori du monde entier… dans leurs ramifications ou dans divers domaines, comme l’école Waldorf, où elle se situe presque à l’extrême extrême - où il n’est pas question d’être exhaustif et de couvrir tous les concepts. C’est plus une question de pratique, d’engagement actif dans les choses, d’encouragement ou de projet, d’investigation, etc.

Anderson nous donne un exemple d'apprentissage actif montrant que la réalité augmentée pourrait nous aider à apprendre de manière pratique dans une grande variété de contextes, même dans des tâches quotidiennes telles que la cuisine chez nous. «… Alors que les prix des caméras et des projecteurs baissent, imaginez si toutes les ampoules de notre maison pouvaient se projeter sur une surface et voir les interactions. Ainsi, pratiquement toutes les surfaces deviennent interactives. Donc, vous pouvez être [in the kitchen] à votre planche à découper et couper quelque chose et obtenir des commentaires [from the learning system] Autour de cette sorte de tranche de viande devrait être un peu plus mince ou plus épais. … Vous voyez ces idées intemporelles de boucles de rétroaction, d'interactivité et d'amusement », a déclaré Anderson.

Nelson voit aussi les réalités et les tendances futures qui vont émerger, mais il n’est pas encore arrivé, alors qu’il parle de la technologie émergente et de Minerva: «Je crois que certaines des opportunités réelles à l’avenir seront là où la réalité augmentée remplacera effectivement le besoin d’être sur une interface de type ordinateur portable. Je pourrais imaginer la réalité augmentée lorsque vous avez une salle de classe d’étudiants et un professeur réunis au même endroit, ou que vous avez en réalité 30 étudiants répartis dans 30 régions du monde ayant une expérience immersive de la vie réelle avec un professeur avec la superposition de données. Je pense que lorsque l’éducation a la possibilité de supprimer les frontières et les contraintes, vous pouvez tout à coup penser très différemment de la nature de ce que devrait être l’éducation. Cela permet aux humains de proposer des solutions qui sont bien plus avancées que ce que font actuellement la plupart des universités. »

Creative Next est un podcast explorant l'impact de l'automatisation basée sur l'IA sur la vie des travailleurs créatifs, des écrivains, des chercheurs, des artistes, des concepteurs, des ingénieurs et des entrepreneurs. Cet article accompagne Saison 1, épisode 7 - Comment les humains apprennent et Saison 1, épisode 9 - Innovations dans l'enseignement supérieur.

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