HiØ-forskere tester ut kunstig intelligensprogram på ungdomsskoleelever i Halden

Ett år er gått siden Høgskolen i Østfold fikk tildelt 12 millioner i støtte fra Forskningsrådet til det spennende prosjektet som innebærer å utvikle et kunstig intelligensprogram (KI) som kan brukes aktivt i språkundervisningen i skolen. Kunstig intelligens kan beskrives som digitale systemer som utfører oppgaver som normalt sett krever menneskelig intelligens. Det gjør at oppgaver kan automatiseres og at mennesker kan få støtte til å ta gode beslutninger. (kilde: Sintef.no)

Prosjektet "Kunstig intelligens (KI) for vurdering for læring (VfL) for å styrke læring og undervisning i 21 århundre" (KI4VfL) drives av HiØ i samarbeid med Høgskolen i Volda, Halden Kommune og Hypatia Learning AS.

Målet med det banebrytende prosjektet er å bruke kunstig intelligens til å utvikle digital teknologi som kan analysere elevers tekster og gi både semantiske, syntaktiske og sentimentale tilbakemeldinger tilpasset hver eneste elev.

Og nå er altså første prototype av programvaren klar for å testes ut på 8.klassinger ved tre forskjellige ungdomsskoler i Halden kommune.

- Vi utvikler kunstig intelligens-teknologi som skal hjelpe både elever og lærere å utvikle forståelse om vurdering for læringsprosess og samtidig avlaste lærere i rettearbeidet, forteller dekan og prosjektleder Irina Engeness.

Skal skape en aktiv læringsprosess

Syntaktiske tilbakemeldinger som eleven får kan handle både om grammatikk og setningsoppbygging, men også konkret ordbruk. Engeness understreker at det er snakk om noe ganske annet enn for eksempel stavekontroll-verktøyet som finnes i Microsoft Word og som umiddelbart gir leseren svaret på hva som er feil.

Programvaren som er under utvikling, vil nemlig identifisere feilen som eleven har gjort og så henvise til den regelen som gjelder og som eleven må sette seg inn i.

- Ved at elevene faktisk må finne ut hva den grammatiske regelen betyr tenker vi at de vil utvikle forståelse både for grammatiske og syntaktiske regler og hvordan de faktisk skal anvendes. Målet er at de både skal forbedre skriveferdighetene sine, men også den generelle forståelsen for engelsk grammatikk, forklarer hun.

Når det gjelder semantiske tilbakemeldinger så vil teksten som den enkelte elev laster opp i programmet bli sammenliknet og analysert opp mot lignende tekster av høy kvalitet som er lagret i en digital "tekstbank". Basert på hvordan elevens tekst matcher med de lagrede tekstene vil eleven få konkrete tilbakemeldinger på tekstens innhold, sammenheng mellom ord, fraser og setninger og hvordan teksten kan forbedres videre.

Programvaren sammenligner opplastet tekst med tekstbanken og den finner samsvaret med den ideelle modellen. Jo større banken er, dess større analyseringskraft har programvaren forklarer Engeness.

Sentimentale tilbakemeldinger vil gjenspeile om elever har valgt passende tone i sine essayer. For eksempel, at elevene bruker enten formell eller uformell måte å skrive på og at de følelsene teksten framkaller samsvarer med forfatterens intensjoner.

«Lærere er generelt positive til bruk av teknologi, men de trenger hjelp og veiledning i forhold til hvordan teknologien kan brukes som en støtte i læringsprosessen. Vi må hjelpe lærere å avdekke det pedagogiske potensialet.»

Irina Engeness, prosjektleder KI4VfL

 

Programvaren som flere forskningsmiljøer ved høgskolen nå er godt i gang med på å utvikle er banebrytende.

- Tilsvarende teknologi finnes ikke i Norge per i dag fordi det er en veldig tidskrevende prosess å utvikle ny kunstig intelligens-teknologi. Derfor er det nesten bare mulig å utvikle en slik teknologi i regi av et stort forskningsprosjekt. Og forhåpentligvis vil vi om noen år kunne tilby en slik programvare for markedet som kan brukes i norske skoler, forteller prosjektlederen.

Høgskolen i Østfold har to satsningsområder; «Det digitale samfunn» og «Språk i opplæringen». AI-prosjektet som skal testes ut i Halden-skolen ligger i skjæringspunktet mellom de to satsingsområdene. Innad på høgskolen er prosjektet tverrfaglig og involverer forskere både ved Fakultet for lærerutdanninger for språk (LUSP) og Fakultet for informasjonstekonologi, ingeniørfag og økonomi (IIØ).

- Vi står for den pedagogiske utprøvingen av teknologien i klasserommene og elev-vennlig design av teknologi, forklarer Engeness.

Forskere fra IIØ fakultetet lager algoritmer og Hypatia Learning har ansvar for å produsere selve teknologien og gjøre den tilgjengelig for skoler i Halden kommune.

Flue på veggen i Halden-skolen

Uttesting av første prototype gjennomføres som en del av engelskundervisningen til flere klasser på åttende trinn. De valgte klassene skal gjennomføre skriveprosess ved bruk av den nye teknologien mens de øvrige klassene skal igjennom en helt vanlig skriveprosess i engelsk.

- Vi, forskere i prosjektet skal være observatører i klasserommene mens lærere skal ha hovedansvar for gjennomføring av skriveprosessen. Vi skal stå bak kamera og filme elevenes interaksjoner i grupper og med teknologien, forteller Engeness før hun utdyper:

- Vi skal på en måte være som en flue på veggen, en ikke deltakende observatør i klasserommet fordi vi ønsker ikke å påvirke læringsprosess.

Mye av dataene som samles inn i løpet av første testrunde skal analyseres umiddelbart etter den praktiske gjennomføringen i skoleklassene, mens noe av datamaterialet også vil bli analysert i de påfølgende årene av prosjektet. Dette vil skje parallelt med at det utvikles nye prototyper av programvaren.

Hva skal dere observere ute i klasserommene?

- Vi skal blant annet se på hvordan elevene samhandler med teknologi og hvordan de bruker tilbakemeldingene. Vi skal også se hvordan de utvikler forståelse i oversettelsesprosessen fra den regelen de henvises til og til den situasjonen i den setningen og den teksten som de faktisk jobber med.

Gjennom prosjektet som går over fire år skal det utvikles til sammen tre prototyper som alle vil ha ulike egenskaper. Andre prototype som skal utvikles i løpet av 2023 skal kunne gi semantiske tilbakemeldinger som går ut på innholdet i teksten. En tredje prototype vil kunne gi elever sentimentale tilbakemeldinger på bruk av tone i teksten.

Forskerne skal følge de samme elevene gjennom 8.- 9. og 10.klasse og teste samtlige prototyper på disse.

Erstatter ikke læreren

Satsingen «Vurdering for læring» ble innført i Norge i 2010 og hadde som overordnet målsetting å legge til rette for at skoleeier, skoler og lærebedrifter skulle videreutvikle en vurderingskultur og en vurderingspraksis som har læring som mål. Ifølge Utdanningsdirektoratets grunnlagsdokumentet for satsingen heter de at «det dette skal skje gjennom økt kompetanse og forståelse for vurdering som redskap for læring».

Satsingen innebærer blant annet at elevene skal lære å skrive gode tekster gjennom flere utkast med tilbakemelding fra lærere. Ifølge Engeness var intensjonen bak satsingen god, men gjennomføringen i praksis har vist seg å være krevende.

- Men praksis viser at det er utrolig ressurskrevende, det er ofte store klasser og lærerne har ikke kapasitet til å gi tilbakemeldinger på flere utkast fra hver eneste elev, sier hun.

Engeness mener den nye programvaren som er under utvikling vil fungere tidsbesparende og vil avlaste lærerne i arbeidet.

- Målet med teknologiutviklingen er at den skal støtte lærere i akkurat den tilbakemeldingsprosessen. Samtidig skal den gi en veldig støtte til elever fordi den vil gi individuelle tilbakemeldinger og tilpasse behovet til hver enkelt elev, sier hun.

Programvaren skal og vil ikke erstatte lærerens rolle.

- Den skal komplementere og avlaste læreren. Tilbakemeldingene skal kunne gis automatisk, men det er læreren som skal vurdere ferdig utkast. Det handler mer om å skifte posisjon for læreren i klasserommet; fra å være leder av skriveprosessen og et kunnskapssenter, til å være en veileder av elever som driver sin egen prosess i interaksjon med medelever, men også med teknologi, forklarer prosjektlederen.

Avhengig av et samarbeid med lærere

Denne høsten skal forskerne også arrangere workshop om programvaren for lærere. Engeness sier de er helt avhengige av å samarbeide med lærere om utviklingen for å få til et best mulig pedagogisk sluttprodukt.

- Tidligere var det sånn at lærerne måtte tilpasse undervisningsopplegget til det som teknologien kunne gjøre, men vi tar et annet utgangspunkt. Det er pedagogikk som står i fokus, hva ønsker vi å oppnå fra et pedagogisk ståsted og hvordan kan teknologien være til hjelp for å oppnå dette? Bi ønsker å utvikle teknologien akkurat ut ifra et pedagogisk behov, sier hun.

Programvaren testes nå ut på engelsk, men kan utvikles også for andre språkfag i skolen. Når den er ferdigutviklet vil den ifølge HiØ-dekanen også kunne brukes i fag som matematikk, naturfag og humaniorafag. Ut ifra hva som egner seg best til læringsformålet vil det bli opp til lærerne å bestemme hva slags tilbakemeldinger de ønsker at programvaren skal fokusere på i deres undervisningsopplegg. Målgruppen for den innovative programvaren er i første omgang ungdomsskoleelever, men kan utvikles i framtiden til elever i videregående skole.

- Den er beregnet for litt større elever fordi det skal gis tilbakemelding på en skrevet tekst som betyr at elevene faktisk må være i stand til å skrive en sammenhengende tekst. Det kan være litt mer utfordrende for barneskoleelever hvor undervisningen går mer på å trene på å skrive ord enn en større, sammenhengende tekst, sier hun.