Alunos usam aprendizado de máquina em aula projetada para revelar problemas e promessa de IA

Aug 31, 2023

Em um novo estudo, pesquisadores da North Carolina State University pediram a 28 alunos do ensino médio que criassem seus próprios modelos de inteligência artificial (IA) de aprendizado de máquina para analisar dados. Os objetivos do projeto eram ajudar os alunos a explorar os desafios, limitações e promessas da IA ​​e garantir que uma futura força de trabalho esteja preparada para fazer uso de ferramentas de IA.

O estudo foi realizado em conjunto com uma turma de jornalismo do ensino médio do Nordeste. Desde então, os pesquisadores expandiram o programa para salas de aula do ensino médio em vários estados, incluindo a Carolina do Norte. Pesquisadores do estado da Carolina do Norte estão procurando parcerias com escolas adicionais para colaborar em trazer o currículo para as salas de aula.

“Queremos que os alunos, desde muito jovens, abram essa caixa preta para que não tenham medo da IA”, disse o principal autor do estudo, Shiyan Jiang, professor assistente de design e tecnologia de aprendizagem na NC State. "Queremos que os alunos conheçam o potencial e os desafios da IA ​​e, assim, pensem em como eles, a próxima geração, podem responder ao papel em evolução da IA ​​e da sociedade. Queremos preparar os alunos para a futura força de trabalho".

Para o estudo, os pesquisadores desenvolveram um programa de computador chamado StoryQ que permite aos alunos construir seus próprios modelos de aprendizado de máquina. Em seguida, os pesquisadores organizaram um workshop para professores sobre o currículo e a tecnologia de aprendizado de máquina em sessões de uma hora e meia por semana durante um mês. Para os professores que se inscreveram para continuar participando, os pesquisadores fizeram outra recapitulação do currículo dos professores participantes e elaboraram a logística.

"Criamos a tecnologia StoryQ para permitir que os alunos do ensino médio ou da graduação construam o que chamamos de modelos de 'classificação de texto'", disse Jiang. "Queríamos diminuir as barreiras para que os alunos pudessem realmente saber o que está acontecendo no aprendizado de máquina, em vez de lutar com a codificação. Por isso, criamos o StoryQ, uma ferramenta que permite aos alunos entender as nuances na construção de modelos de aprendizado de máquina e classificação de texto ."

Um professor que decidiu participar conduziu uma aula de jornalismo em uma aula de 15 dias em que usaram o StoryQ para avaliar uma série de avaliações do Yelp sobre sorveterias. Os alunos desenvolveram modelos para prever se as avaliações eram "positivas" ou "negativas" com base no idioma.

"O professor viu a relevância do programa para o jornalismo", disse Jiang. "Esta foi uma turma muito diversificada, com muitos alunos sub-representados em STEM e em computação. No geral, descobrimos que os alunos gostaram muito das aulas e tiveram ótimas discussões sobre o uso e o mecanismo do aprendizado de máquina."

Os pesquisadores observaram que os alunos faziam hipóteses sobre palavras específicas nas avaliações do Yelp, que eles achavam que prediziam se uma avaliação seria positiva ou negativa. Por exemplo, eles esperavam que as avaliações que continham a palavra "curtir" fossem positivas. Em seguida, o professor orientou os alunos a analisar se seus modelos classificavam corretamente as avaliações. Por exemplo, um aluno que usou a palavra "curtir" para prever resenhas descobriu que mais da metade das resenhas que continham a palavra eram, na verdade, negativas. Então, os pesquisadores disseram que os alunos usaram tentativa e erro para tentar melhorar a precisão de seus modelos.

“Os alunos aprenderam como esses modelos tomam decisões, o papel que os humanos podem desempenhar na criação dessas tecnologias e o tipo de perspectiva que pode ser trazida quando eles criam a tecnologia de IA”, disse Jiang.

A partir de suas discussões, os pesquisadores descobriram que os alunos tiveram reações mistas às tecnologias de IA. Os alunos estavam profundamente preocupados, por exemplo, com o potencial de usar IA para automatizar processos de seleção de alunos ou candidatos a oportunidades como bolsas de estudo ou programas.

Para aulas futuras, os pesquisadores criaram um programa mais curto, de cinco horas. Eles lançaram o programa em duas escolas secundárias na Carolina do Norte, bem como em escolas na Geórgia, Maryland e Massachusetts. Na próxima fase de sua pesquisa, eles procuram estudar como os professores de todas as disciplinas colaboram para lançar um programa focado em IA e criar uma comunidade de aprendizado de IA.