Artificial Intelligence (AI) in Education - PDF

 ‫اداره كل آموزش و پرورش استان چهارمحال و بختياري‬ ‫معاونت آموزش متوسطه‬ ‫اداره تكنولوژي آموزشي‪ ،‬توليد محتو...

 ‫اداره كل آموزش و پرورش استان چهارمحال و بختياري‬ ‫معاونت آموزش متوسطه‬ ‫اداره تكنولوژي آموزشي‪ ،‬توليد محتوي وگروهاي آموزشي‬ ‫موضوع ‪:‬‬ ‫هوش مصنوعي‬ ‫‪Artificial Intelligence‬‬ ‫مخاطبين ‪:‬‬ ‫همكاران رشته ادبيات و جغرافيا‬ ‫ارائه دهنده ‪ :‬فرهمند‬  ‫سر فصل مطالب‬ ‫‪01‬‬ ‫مفهوم هوش مصنوعي‬ ‫تعريف هوش مصنوعي و تاريخچه آن‬ ‫‪02‬‬ ‫ضرورت و كاربرد هوش مصنوعي در آموزش‬ ‫استفاده از هوش مصنوعي در آموزش‪،‬تدريس‪ ،‬يادگيري و ارزشيابي‬ ‫ابزارهاي كاربردي هوش مصنوعي براي معلمان‬ ‫‪03‬‬ ‫چت بات ها و ساير ابزارهاي توليد محتوا براي معلمان‬  Artificial Intelligence ‫تعريف و تاريخچه هوش مصنوعي‬ ‫آيا ماشين ها ميتوانند فكركنند؟‬  ‫‪ARTIFICIAL‬‬ ‫‪I NTE LL I GE NC E‬‬ ‫هوش مصنوعي چيست ؟‬ ‫اين فناوري شبيهسازي هوش طبيعي‬ ‫)انسان( در ماشينهايي است كه براي‬ ‫يادگيري و تقليد از عملكرد آن‬ ‫برنامهريزي شدهاند‪.‬اين ماشينها قادر‬ ‫به يادگيري با استفاده از تجربهها و‬ ‫انجامدادن كارهاي شبيه به انسان‬ ‫هستند‪.‬‬  ‫تاريخچه تكامل هوش مصنوعي‬ ‫سال‬ ‫رويدادهاي مهم‬ ‫‪١٩٤٠‬‬ ‫شروع بحثها و تحقيقات در زمينه هوش مصنوعي‬ ‫‪١٩٥٠‬‬ ‫ارائه ماشين تورينگ‬ ‫‪١٩٥٦‬‬ ‫برگزاري كنفرانس دارتمونث كه به عنوان تولد هوش مصنوعي شناخته ميشود‬ ‫| ‪| ١٩٧٤-١٩٥٦‬‬ ‫ظهور فرهنگ حسّابداري و تركيبيات عنوان هوش مصنوعي‬ ‫‪١٩٦٠‬‬ ‫تجربيات در زمينه يادگيري ماشيني و پردازش زبان طبيعي‬ ‫‪١٩٦٦‬‬ ‫تأسيس گروه هوش مصنوعي در دانشگاه استنفورد‬ ‫‪١٩٨٠‬‬ ‫آغاز پژوهشهاي فازي و شبكههاي عصبي‬ ‫‪١٩٨٥‬‬ ‫ارائه الگوريتمهاي ژنتيك توسط جان هالند‬ ‫كامپيوتر ‪ Deep Blue‬شطرنج بازي كرده و كاسپاروف را برنده ميشود | ‪| ١٩٩٧‬‬ ‫‪٢٠٠٥‬‬ ‫رومبا روبات جارو برقي ‪ 2002‬آغاز پژوهشهاي عميق در حوزه يادگيري عميق‬ ‫‪٢٠١٢‬‬ ‫ارائه شبكههاي عصبي پيچيده و عميق در تشخيص تصاوير‬ ‫‪٢٠١٦‬‬ ‫سوفيا اولين شهروند ربات‬ ‫‪٢٠٢٠‬‬ ‫پيشرفت چشمگير در رباتهاي هوشمند و خودران‬ ‫‪٢٠٢٢‬‬ ‫استفاده از الگوريتمهاي پيشرفتهتر مانند يادگيري تقويتي و هوش مصنوعي تركيبي در‬ ‫حل مسائل پيچيده‬ ‫‪ ٢٠٥٠‬تيم فوتبال ربات ها براي شركت در مسابقات جام جهاني‬ ‫آزمون تورينگ هوش مصنوعي‬ ‫انواع هوش مصنوعي‬ ‫انواع هوش مصنوعي‬  ‫انواع هوش مصنوعي‬ ‫نمونه اي از هوش مصنوعي محدود‬ ‫دستيار صوتي اپﻞ‪Siri Apple :‬‬ ‫هوش مصنوعي محدود كه با عنوان هوش مصنوعي ضعيف نيز‬ ‫ ‬ ‫است كه با دامنه توابع از پيش تعر يف شده كار مي كند‪.‬‬ ‫شناﺧته مي شود‪ ،‬از انواع هوش مصنوعي بوده كه بر روي موضوع ي‬ ‫نمونه هاي ديگر‪ :‬گوگﻞ ترنسليت‪ ،‬سيستمﻬاي تشخيص چﻬره و سيستم‬ ‫ﺧاص تمركز دارد و نمي تواند فراتر از محدودي تﻬا عمﻞ كند‪.‬‬ ‫اين نوع از ‪ Al‬يك توانايي شناﺧتي و توسعه آن را هدف ﺧود قرار‬ ‫ ‬ ‫هاي پيشنﻬاد دهنده مثال هايي ديگر ازهستند ‪.‬‬ ‫مي دهد‪.‬‬ ‫سيستمهاي هوش مصنوعي محدود شده براي انجام وظايف ﺧاصي مانند‬ ‫كاربرد آن در زندگي روزمره در حال گسترش است‪.‬‬ ‫ ‬ ‫به طوريكه با پيشرفت متدهاي يادگيري ماشين و يادگيري عميق اين‬ ‫ ‬ ‫تشخيص گفتار‪ ،‬طبقهبندي تصاوير‪ ،‬پردازش زبان طبيعي‪ ،‬سيستمها و‬ ‫نوع هوش مصنوعي نيز توسعه مي يابد‪.‬‬ ‫رانندگي مستقﻞ و‪...‬آموزش ديده و برنامهريزي شده است‪.‬‬  ‫انواع هوش مصنوعي‬ ‫ ‪) : General AI‬هوش مصنوعي قوي( هر وظيفه فكري كه انسان به انجام مي رساند را درك كرده و ياد مي گيرد‪.‬به اين ترتيب‬ ‫ماشينﻬا را قادر مي سازد تا دانش و مﻬارت هاي ﺧود را در زمينه هاي مختلفي استفاده كنند‪.‬دانشمندان تاكنون نتوانسته اند به‬ ‫اين فناوري به طور كامﻞ دست يابند؛ ‪ Fujitsu‬سوپر كامپيوتر ي را با نام كامپيوتر ‪ K‬طراحي كرده است كه مي توان از توليد‬ ‫آن به عنوان گامي در مسير پيشرفت هوش مصنوعي عمومي ياد كرد‪.‬‬  ‫انواع هوش مصنوعي‬ ‫يكي ديگر از انواع هوش مصنوعي كه از هوش انسان نيز پيشي مي گيرد و مي توان هر كار ي را بﻬتر از انسان ها به انجام رساند‪ ،‬سوپر هوش‬ ‫مصنوعي نام دارد‪.‬البته دانشمندان هنوز موفق به ايجاد ‪ Super AI‬نشده اند‪.‬ويژگي هايي كه ماشين ها و سيستم هاي مبتني بر اين نوع‬ ‫از هوش مصنوع ي دارند عبارت اند از‪:‬‬ ‫ احساسات‬ ‫ اعتقادات‬ ‫ نيازها‬ ‫ ﺧواسته ها‬ ‫ تفكر‬ ‫ توانايي حﻞ معما‬ ‫ قدرت تصميم گيري‬ ‫ قدرت قضاوت‬ ‫انواع هوش مصنوعي)بر اساس ويژگي ها(‬  ‫هدف از استفاده پردازش تصوير ديجيتال چيست؟‬ ‫پردازش تصاوير ديجيتال به عنوان يكي از كاربردهاي هوش مصنوعي‬ ‫در پردازش تصوير به صورت گسترده براي دستيابي به اهداف زير‬ ‫مورد استفاده قرار ميگيرد‪:‬‬ ‫ پردازش تصاوير براي ارائه به شكلي معنادار به شيوهاي بصري‬ ‫ بﻬبود كيفيت تصاوير پردازششده‬ ‫ تسﻬيﻞ فرايند بازيابي تصاوير‬ ‫ كمك به اندازهگيري اشياء درون تصاوير به كمك فرايند تشخيص‬ ‫اشياء‬ ‫ فعالسازيِ قابليت تميز دادن اشياء درون تصوير از يكديگر و‬ ‫طبقهبندي آنها‬ ‫به بيان ساده‪ ،‬تكنيك هاي پردازش تصوير به طور كلي به استخراج‬ ‫ويژگيهاي مشخصي از يك شيء ميپردازد‪.‬كاربرد مدل هوش‬ ‫مصنوعي در پردازش تصوير به طور گسترده در تشخيص و‬ ‫طبقهبندي تصاوير استفاده ميشود‪.‬‬ ‫بينايي ماشين يك فناوري پيشرفته و يكي از شاﺧه هاي رو به رشد هوش‬ ‫مصنوعي بشمار مي آيد‪.‬اين تكنولوژي مبتني بر پردازش تصاوير دو بعدي است‬ ‫و به كامپيوتر قابليت مشاهده و تجزيه تحليﻞ محيط پيرامون را مي دهد‪.‬به‬ ‫عبارتي ساده تر بينايي ماشين يك قابليت كامپيوتري مجﻬز به چندين دوربين‬ ‫فوق پيشرفته و يك سيستم تحليلگر قدرتمند براي پردازش داده هاي تصويري‬ ‫است‪.‬بينايي ماشين يكي از مباحﺚ علوم ميان رشته اي محسوب مي شود كه با‬ ‫علوم مختلفي مانند صنايع‪ ،‬مكانيك‪ ،‬برق و الكترونيك و علوم رايانه‪ ،‬همپوشاني‬ ‫دارد در واقع بينايي ماشين شاﺧهاي از هوش مصنوعي است كه از مباني علوم‬ ‫رايانه‪ ،‬تكنيكهاي پردازش تصوير‪ ،‬مﻬندسي اپتيك‪ ،‬مﻬندسي مكانيك‬ ‫استفاده ميكند و با اتوماسيون صنعتي ارتباط تنگاتنگي دارد‪.‬‬ Arrow model  ‫هوش مصنوعي ) ‪ ( AI‬در آموزش چه كاربردهايي دارد؟‬ ‫از كاربردهاي هوش مصنوعي در آموزش و پرورش عبارتند از‪:‬‬ ‫ ايجاد بستر يادگيري بدون محدوديتهاي زماني و مكاني به طوري كه دانشآموزان و معلمان ميتوانند از طريق اينترنت و پلتفرمهاي آنﻼين به‬ ‫تبادل اطﻼعات و تعامﻞ بپردازند‬ ‫ شناسايي افراد داراي اختﻼﻻت يادگيري و آموزش به آنها‬ ‫ تسهيل فرآيند يادگيري به ويژه براي افراد كمتوان و يا ناتوان به طوري كه هوش مصنوعي ميتواند با استفاده از تكنولوژيهايي مانند‬ ‫تشخيص چﻬره‪ ،‬تشخيص صدا‪ ،‬ترجمه زبان‪ ،‬توليد متن و غيره‪ ،‬محيطهاي يادگيري را براي افرادي كه داراي محدوديتهاي حركتي‪ ،‬بينايي‪ ،‬شنوايي و يا گفتاري هستند‪،‬‬ ‫سادهتر و دسترسپذيرتر كند‬ ‫ همچنين هوش مصنوعي ميتواند با ارائه راهحلهاي خﻼقانه و بهينه براي مسائل مختلف‪ ،‬به افزايش كيفيت و كارايي پژوهشها‬ ‫و پروژههاي آموزشي كمك كند‪.‬‬ ‫سيستمهاي هوشمند آموزشي‪ :‬سيستمها ميتوانند با تجزيه و تحليﻞ دادههاي آموزشي و تعامﻞ با دانشجويان‪ ،‬بﻬبود روند يادگيري و ارائه بازﺧورد‬ ‫شخصيسازي شده را فراهم كنند‪.‬‬ ‫سيستمهاي توصيهگر‪ :‬ارائه توصيههاي آموزشي بر اساس نيازها و عﻼقههاي هر دانشجو مؤثر باشد‪.‬با تجزيه و تحليﻞ رفتار و عملكرد هر دانشجو‪ ،‬سيستمهاي‬ ‫توصيهگر ميتوانند مطالب يا منابع آموزشي مناسب را به آنﻬا پيشنﻬاد دهند‪.‬‬ ‫آموزش مجازي و بازيهاي آموزشي‬ ‫تجزيه و تحليل دادههاي آموزشي‬ ‫ابزارهاي كاربردي هوش مصنوعي در آموزش‬ ‫ابزارهاي توليد متن‬ ‫ابزارهاي توليد تصوير‬ ‫ابزارهاي‬ ‫ابزارهاي توليد و ويرايش ويدئو‬ ‫توليد محتوا‬ ‫ابزارهاي توليد آزمون‬ ‫ابزارهاي تصحيح آزمون‬  ‫توليد محتوا با استفاده از هوش مصنوعي‬ ‫توليد محتوا با استفاده از هوش مصنوعي به معناي استفاده از الگوريتمها و مدلهاي زباني مصنوعي براي ايجاد‬ ‫محتواي نو‪ ،‬متني‪ ،‬يا چندرسانهاي است‪.‬‬ ‫اين روش از تواناييهاي يادگيري عميق ‪ ،Deep Learning‬پردازش زبان طبيعي ‪ ،NLP‬و سيستمهاي توليد‬ ‫خودكار محتوا برخوردار است‪.‬‬ ‫در زير تعدادي از روشها و ابزارهاي معمول براي توليد محتوا با هوش مصنوعي آورده شده است‪:‬‬ ‫مدلهاي زبان مانند ‪GPT (Generative Pre-trained Transformer):‬‬ ‫ اين مدلها به صورت پيشآموزش داده شده و قادرند به توليد متنهاي طوﻻني و طبيعي با توجه به متن ورودي‬ ‫باشند‪.‬‬  ‫هوش مصنوعی در ادبيات ‪:‬‬ ‫سرعت بخشيدن به فرآيند نوشتن‬ ‫با وجود هوش مصنوعی و الگوريتمهای آن نويسندگان میتوانند با سرعت بيشتری به ايدههای جديد دست پيدا‬ ‫کرده و به اين ترتيب زمان مورد نياز برای تحقيق و بررسی و نوشتن را کاهش دهند که نتيجهی آن انجام دادن‬ ‫حجم کاری بيشتر در مدت زمان کوتاهتری است‪.‬‬ ‫بهبود کيفيت نوشته‬ ‫ديگر تاثير هوش مصنوعی بر هنرهای ادبی بهبود کيفيت نوشته است‪.‬الگوريتمهای ‪AI‬اطﻼعات مرتبط با‬ ‫سبک نويسنده و لحن نوشتههای او را بررسی کرده و پيشنهاداتی را برای بهبود دستور زبان و ساختار جمﻼت‬ ‫به او ارائه میدهند‪.‬اين پيشنهادات منجر میشوند نويسندگان متون حرفهایتری توليد کنند‪.‬‬ ‫درک بهتر مخاطبان‬ ‫بله‪ ،‬الگوريتمهای هوش مصنوعی با بررسی اينکه چه نوع محتواهايی در بين خوانندگان از محبوبيت باﻻتری‬ ‫برخوردار هستند به شما کمک میکنند تا مخاطبان را بهتر درک کرده و به اين ترتيب محتواهای جذابتری‬ ‫برای آنها توليد کنيد‪.‬‬ ‫کمک به ويرايش مطلب‬ ‫وش مصنوعی توانايی تجزيه و تحليل متن و پيدا کردن اشتباهات امﻼيی‪ ،‬ناهماهنگیهای احتمالی در سبک و‬ ‫لحن و مواردی از اين قبيل را دارا است و میتواند در اين زمينه نکاتی کاربردی را به نويسندگان پيشنهاد دهد‪.‬‬ ‫نتيجهی اين کار ممانعت از اتﻼف وقت نويسندگان و افزايش بازده کار آنها است‪.‬‬  ‫كاربردهاي هوش مصنوعي در جغرافيا‬ ‫هوش مصنوعي در جغرافيا طيف گستردهاي از كاربردها را شامﻞ ميشود كه در ذيﻞ به برﺧي از مﻬمترين آنﻬا اشاره ميكنيم‪:‬‬ ‫تحليل دادههاي مكاني‬ ‫هوش مصنوعي ميتواند به طور خودكار و با سرعت باﻻ‪ ،‬دادههاي مكاني حجيم و پيچيده را تجزيه و تحليل كند‪.‬اين امر به شناسايي الگوها‪،‬‬ ‫روندها و روابط پنهان در دادهها كمك ميكند كه با روشهاي سنتي به سختي قابل كشف هستند‪.‬‬ ‫نقشهسازي و مسيريابي‬ ‫هوش مصنوعي در حال دگرگوني صنعت نقشهسازي و مسيريابي است‪.‬از اين تكنولوژي براي ايجاد نقشههاي دقيقتر و بهروزتر‪ ،‬ارائه مسيرهاي‬ ‫بهينهتر و شخصيسازيشده و همچنين توسعه سيستمهاي ناوبري خودران استفاده ميشود‪.‬‬ ‫سنجش از دور‬ ‫هوش مصنوعي در تحليل تصاوير ماهوارهاي و هوايي كاربرد فراواني دارد‪.‬با استفاده از اين تكنولوژي ميتوان به طور خودكار اشياء و پديدههاي‬ ‫مختلف را در تصاوير شناسايي و طبقهبندي كرد‪ ،‬تغييرات پوشش زمين را رصد نمود و اطﻼعات دقيقي از وضعيت محيط زيست به دست آورد‪.‬‬ ‫مدلسازي فضايي‬ ‫هوش مصنوعي به جغرافيدانان كمك ميكند تا مدلهاي پيچيدهتر و دقيقتري از پديدههاي فضايي مانند تغييرات آب و هوايي‪ ،‬سيل‪ ،‬زلزله و …‬ ‫ايجاد كنند‪.‬اين مدلها ميتوانند براي پيشبيني و مديريت بهتر اين پديدهها مورد استفاده قرار گيرند‪.‬‬ ‫هوش مصنوعي در‪GIS‬‬ ‫‪AI GIS‬تركيبي از فناوري هوش مصنوعي با عملكردهاي مختلف ‪ ،GIS‬از جمله الگوريتمهاي پردازش و تجزيه و تحليل دادههاي مكاني ) )‪GeoAI‬‬ ‫است كه فناوري هوش مصنوعي را در خود جاي داده است و يك اصطﻼح كلي براي مجموعهاي از فناوريهاي توانمندسازي متقابل هوش مصنوعي‬ ‫و ‪GIS‬است‪.‬در سالهاي اخير‪AI GIS ،‬به تدريج به كانون اصلي تحقيقات و كاربرد علوم زمين تبديل شده است‪.‬‬  ‫توليد محتوا با استفاده از هوش مصنوعي‬ ‫‪OpenAI's GPT:‬‬ ‫چت جي پي تي يك ربات هوشمند چت است كه شركت ﺧصوصي ‪ Open AI‬آن را در نوامبر ‪ ٢٠٢٢‬به صورت‬ ‫رايگان در اﺧتيار همه قرار داد‪.‬البته شما با پرداﺧت هزينه ميتوانيد از امكانات بيشتري روي اين ربات هوشمند‬ ‫استفاده كنيد‪ ،‬اما نسخه رايگان نيز به اندازه كافي شگفتانگيز و كاربردي است‪.‬‬ ‫اين ابزار شبيه يك متخصص حرفهاي است كه ميتوانيد هر سوالي دوست داريد از او بپرسيد و در زمينههاي‬ ‫متفاوت از او كمك بگيريد‪.‬وقتي با ‪ChatGPT‬چت ميكنيد‪ ،‬احساس ميكنيد يك انسان واقعي در حال پاسﺦ‬ ‫دادن به شماست‪ChatGPT.‬حافﻈه دارد و در مكالمهتان هيچ ﺧبري از جوابهاي تكراري نخواهد بود‪.‬اين‬ ‫يكي از مﻬمترين تفاوتهاي ‪ChatGPT‬با موتورهاي جستوجوگر مثﻞ ‪Google‬و ‪Bing‬است‪.‬‬  ‫در آموزش‬ ‫كاربردهاي‬ ‫‪.1‬توليد محتوا آموزشي‪:‬‬ ‫‪.1‬استفاده از ‪GPT-3‬براي توليد سواﻻت و تمارين آموزشي براي دانشآموزان‪.‬‬ ‫‪.2‬نوشتن طرح درس‬ ‫‪.3‬ايجاد مقاﻻت و توضيحات زباني براي توسيع محتواي درسي‪.‬‬ ‫‪.2‬تصحيح متون و تمرينها‪:‬‬ ‫‪.1‬ارسال متون يا تمرينهاي دانشآموزان به چت ‪GPT-3‬براي تصحيح گرامر و امﻼء‪ ،‬و دريافت بازﺧورد مناسب‪.‬‬ ‫‪.3‬مكالمات مستقل‪:‬اجراي مكالمات مستقﻞ با چت ‪ GPT-3‬به عنوان يك شريك مكالمه براي تقويت مﻬارتهاي مكالمه دانشآموزان‪.‬‬ ‫‪.4‬ترجمه‪:‬‬ ‫‪.1‬استفاده از ‪GPT-3‬براي ترجمه متون بين زبانها و ارائه توضيحات زباني براي كمك به درك بﻬتر مفاهيم‪.‬‬ ‫‪.5‬پاسخ به سواﻻت دانشآموزان‪:‬‬ ‫‪.1‬ارائه پاسﺦ به سواﻻت زباني دانشآموزان و ارائه توضيحات توضيحات توضيحات‪.‬‬ ‫‪.6‬توسعه مهارتهاي خواندن و نوشتن‪:‬‬ ‫‪.1‬ارائه تمرينهايي جذاب براي تقويت مﻬارتهاي ﺧواندن و نوشتن‪.‬‬ ‫‪.7‬سفارشيسازي مطالب‪:‬‬ ‫‪.1‬ايجاد مطالب سفارشي و متناسب با نيازها و سطح دانشآموزان‪.‬‬ ‫‪.8‬آزمون و امتحان آزمايشي‪:‬‬ ‫‪.1‬طراحي آزمونها و امتحانات آزمايشي با استفاده از چت ‪GPT-3‬و ارائه سواﻻت چند گزينهاي يا كوتاهپاسﺦ‪.‬‬