Educational software with large language models

Abstract

Οι ραγδαίες τεχνολογικές και κοινωνικές εξελίξεις, σε συνδυασμό με την ολοένα αυξανόμενη έλλειψη χρόνου, έχουν διαμορφώσει μια νέα πραγματικότητα στις σύγχρονες κοινωνίες και κατ’ επέκταση επηρεάζουν σημαντικά και τις εκπαιδευτικές διαδικασίες. Ενδεικτικά, αν και όλο και περισσότεροι εκπαιδευτικοί αναγνωρίζουν την ανάγκη για αναδιαμόρφωση του διδακτικού υλικού με τρόπο πιο ελκυστικό και δημιουργικό, που θα ανταποκρίνεται καλύτερα στις ατομικές μαθησιακές ανάγκες, η διαρκώς αυξανόμενη πίεση χρόνου το καθιστά δύσκολο έργο προς επίτευξη. Παράλληλα, η έλευση νεοφυών τεχνολογιών, όπως επί παραδείγματι η εμφάνιση της παραγωγικής τεχνητής νοημοσύνης (Generative AI) σε ποικίλες εκφάνσεις της στην καθημερινότητα των σπουδαστών, έχει ταυτόχρονες επιρροές στις γνωσιακές τους συνήθειες και μαθησιακές τους προτιμήσεις. Για παράδειγμα, σπουδαστές νεότερης ηλικίας, που έχουν μεγαλώσει σε περιβάλλοντα χαρακτηριζόμενα από ευρεία έκθεση σε σύγχρονες τεχνολογικές δομές και ψηφιακά ερεθίσματα, ρέπουν προς γνωσιακές συμπεριφορές που χαρακτηρίζονται από έντονη παρουσία της τεχνολογίας και που τους επιτρέπει να αλληλοεπιδρούν με το εκπαιδευτικό υλικό, αντί να λειτουργούν ως παθητικοί καταναλωτές της πληροφορίας. Οι εξελισσόμενες αυτές δυναμικές στην εκπαίδευση, τόσο από πλευράς εκπαιδευτικών όσο και σπουδαστών, καθιστούν αναγκαία την εκπόνηση ευμετάβλητων εκπαιδευτικών εργαλείων που επιτρέπουν την ανάπτυξη εξατομικευμένου διδακτικού περιεχομένου και ταυτόχρονα αξιοποιούν τις καινοτόμες τεχνολογίες που χρήζουν εφαρμογής στο χώρο της εκπαίδευσης. Αναγνωρίζοντας την επιτακτική αυτή ανάγκη, στα πλαίσια της παρούσας διατριβής εξετάζονται οι ποικίλοι τρόποι με τους οποίους η παραγωγική τεχνητή νοημοσύνη, συνδυαστικά με τη χρήση ευφυών πρακτόρων (AI agents), μπορούν να αποτελέσουν λύση στο εν λόγω ζήτημα, διασφαλίζοντας ότι οι εκπαιδευτικές διαδικασίες μπορούν να παραμείνουν αποτελεσματικές και επικαιροποιημένες, παρά τις συνεχιζόμενες κοινωνικές και τεχνολογικές μεταβολές. Ειδικότερα, στην παρούσα διατριβή, εισηγούνται και παρουσιάζονται μια σειρά από εργαλεία βασισμένα στην τεχνητή νοημοσύνη, που επιτρέπουν τη δυναμική αναπροσαρμογή του μαθησιακού υλικού σε διαφορετικές μορφές (π.χ. εικόνα, ήχο) προκειμένου να καλύψουν καλύτερα τις ποικίλες μαθησιακές προτιμήσεις των σύγχρονων σπουδαστών. Τα εργαλεία υλοποιούν ευφυής πράκτορες τεχνητής νοημοσύνης που βασίζονται στο δραστικό συνδυασμό μεγάλων γλωσσικών μοντέλων (Large Language Models) με ταυτόχρονη χρήση παραγωγικής σύνθεσης επαυξημένης με μηχανισμούς ανάκτησης πληροφορίας (Retrieval Augmented Generation – RAG) και επιτρέπουν την αξιοποίηση του δοθέντος εκπαιδευτικού υλικού ενώ εξασφαλίζουν την παροχή τεκμηριωμένων και αξιόπιστων απαντήσεων σε πολυτροπικές μορφές. Πιο συγκεκριμένα, παρουσιάζονται αρχιτεκτονικές που: • αξιοποιούν το εκπαιδευτικό υλικό δια μέσω της δημιουργίας διαδραστικών κουίζ και μηχανισμών παιχνιδοποίησης (gamification) του εκπαιδευτικού περιεχομένου, ενισχύοντας καθ’ αυτό τον τρόπο την απόκτηση γνώσης με ευχάριστο και εποικοδομητικό τρόπο • διευκολύνουν την αποτελεσματική ανάπτυξη μαθησιακών πλάνων και τη σύνταξη συνεκτικών περιλήψεων (με ταυτόχρονη οπτικοακουστική υποστήριξη) στοχεύοντας στην αντιμετώπιση των χρονικών περιορισμών και την κάλυψη των διαφορετικών γνωστικών προτιμήσεων των διδασκομένων • επιτρέπουν την άμεση αλληλεπίδραση των σπουδαστών με το διδακτικό περιεχόμενο υπό τη μορφή ψηφιακού βοηθού (Q&A agent) που μπορεί να δώσει απαντήσεις σε μαθησιακά ερωτήματα του σπουδαστή, με τεκμηριωμένο και αξιόπιστο τρόπο Τέλος, ταυτόχρονα με την λεπτομερή ανάλυση των απαιτήσεων και τεχνικών υλοποίησης των προαναφερθέντων πρακτόρων τεχνητής νοημοσύνης, παρατίθενται και αναφορές σχετικά με τις απαιτούμενες αρχιτεκτονικές υποδομές και τις αλληλεπιδράσεις των πρακτόρων αυτών, ενώ εν κατακλείδι παρουσιάζονται ιδέες για μελλοντική περαιτέρω έρευνα και ανάπτυξη.