Millest me räägime, kui räägime tehisintellektist hariduses?

Kuigi ette ei nähta õpetajaameti asendamist tehisaruga, on selge, et selle areng ja rakendamine haridust mõjutab.

KAIRIT TAMMETS, TOBIAS LEY, ANDRES KARJUS, REET KASEPALU, JÖRGEN IVAR SIKK

Tallinna ülikooli haridustehnoloogia uurimisrühma uuringud on näidanud, et õpetajate aktiivne osalemine tehisaru lahenduste ja õpetamisviiside väljatöötamises ja kohandamises viib õpetajad arusaamiseni, kuidas ühendada tehnoloogia, ainealased teadmised ning tõekspidamise sellest, mis on tõhus õppimine. Euroopa Komisjoni hiljutises aruandes¹ on uuritud tehisaru mõju elukutsetele, sealhulgas õpetajatele ja haridustöötajatele, ning aruandest selgub, et kuigi õpetajate ja haridustöötajate ameteid tehisaru nii palju ei ohustata kui mõnesid teisi elukutseid, on eriti generatiivse tehisintellekti areng siiski avaldanud haridusvaldkonnale märkimisväärset mõju. See mõju avaldub õpetamises ja õppimises, muutes õpetajate lähenemist õpetamisele, suhtlemist õpilastega, hindamismeetodeid ja õppematerjalide koostamist ning ka seda, kuidas õppijad õpivad.

Selge on see, et õpilased puutuvad üha sagedamini kokku tehisarule tuginevate tehnoloogiatega nii koolis kui väljaspool. Samuti on ühiskonnas ootus, et õpetajad integreeriksid tehisaru õpetamisse ja valmistaksid õpilasi ette elama sellest mõjutatud maailmas. Kuigi ootus võib ühiskonnas olla, ei pruugita seda selgelt teadvustada ja väljendada, mistõttu õpetajad ei taju vajadust tehisaru integreerimiseks õpetamisse või puuduvad õpetajatel teadmised, kuidas seda tõhusalt teha või mis on tõhus. Ka poliitika­kujundajad peavad viima haridusstrateegiaid kooskõlla tehisaru arenguga, samal ajal investeerib erasektor tehisarupõhistesse haridustehnoloogilistesse lahendustesse. Väikesel Eestil on oma võrgustikega võimalus edendada koostööd ja lahendada keerulisi küsimusi, mis kaasnevad tehisaru rakendamisega hariduses ja nõuavad teadlaste, õpetajate, õpetajakoolitajate, poliitikakujundajate ja tehnoloogia arendajate ühist kavandamist.

Millistele küsimustele peab mõtlema tehisaru integreerimisel haridusse?

Kas saame ühtviisi aru, mis on tehisaru? Enne kui lahata tehisarule tuginevate tehnoloogiate mõju õppimisele ja õpetamisele, peatume korraks küsimusel: mis on tehisaru? Tehisaru põhineb tehnoloogiatel, mis suudavad tegutseda inimesega võrdselt intelligentsena, nagu Marvin Minsky 1969. aastal esialgu on kirjeldanud.² OECD³ on pakkunud tehisaru definitsiooni, määratledes selle kui masinapõhise süsteemi, mille eesmärk on ennustada, soovitada või teha otsuseid, mis mõjutavad reaal­maailma või virtuaalseid keskkondi, juhindudes inimese määratletud eesmärkidest. Tehisaru hõlmab laia rakenduste valikut, funktsioone ja tehnikaid, mille eesmärk on arendada süsteeme, mis matkivad, toetavad, tugevdavad või ületavad inimeste kognitiivseid võimeid. Kuigi üldsuse arusaama jõudis tehisaru mõiste juturobot ChatGPT tulekuga nüüdseks rohkem kui aasta tagasi, on tegu pikka aega järk-järgult arenenud teadusharuga.

Hariduses jaguneb tehisaru reegli­põhiseks, mis toetub kindlatele reegli­tele, ja andmepõhiseks, kasutades masin­­õpet keerukate mudelite, nt OpenAI ChatGPT, arendamiseks. Kasutajasõbralike liideste kaudu on see saanud üldsusele, sealhulgas õpetajatele ja õpilastele, kättesaadavaks. Haridusalal hõlmavad tehisaru rakendused teksti genereerimist, tõlkimist, materjali ja pildi loomist, intelligentseid tuutor- ja soovitus­süsteeme, hindamistuge, õpianalüütikat, teksti-kõneks- ja kõne-tekstiks-rakendusi jms ning neid lahendusi saab jaotada sihtrühmade järgi kas õpilastele, õpetajatele või haridusasutustele. Mõistmine, et tehisaru ei ole üksik süsteem, vaid hõlmab mitmesuguseid lahendusi, mis rakendavad masinmõistust eri viisil, teeb selle tehnoloogia õppeprotsessi integreerimise keerukaks ning tekitab pedagoogilisi ja eetilisi küsimusi. Kuna õpikogemuste kohandamiseks töötlevad tehisarule tuginevad süsteemid suures koguses isikuandmeid, on tähtis mõista andmete väärkasutuse võimalikku ohtu. Rangete eetiliste põhimõtete kasutamine lubaks ühiselt mõista, kuidas kaitsta õpilaste privaatsust, kasutada andmeid õiglaselt ja läbipaistvalt ning tagada, et tehisaru süsteemid ei kalduks eelarvamustesse ega süvendaks neid. Praegu selline ühislepe puudub.

Mida tähendab õppimine ja õpetamine tehisaruga rikastatud keskkonnas? Tehisarule tugineva tehnoloogia integreerimisel haridusse peame mõistma, et see ei ole iseseisev lahendus, vaid vahend, mis on integreeritud õpetaja õpetamisviisidesse. Toime õpetajatööle ja õppijate õppimisele määrab suuresti tehnoloogiliste võimaluste ja õpetamisviiside koosmõju. Uuringud on näidanud, et tehisaru toetab õpetajat õpetamisprotsessi igas etapis alates tunni planeerimisest kuni hindamiseni, tuvastades õpilaste vajadusi, pakkudes õigeaegset tagasisidet ja teostades automaatset hindamist.⁴ See, kuidas õpetaja tehisaru rakendab, sõltub mitmest tegurist: õpetaja aine- ja õpetamisalased teadmised, oskused ja hoiakud, toetus, koolikultuur ja koolitasandil juhtimistavad ning tehnoloogia omadused⁵ – tegurid, mis on seni jäänud tähelepanuta.

Kuigi mitmesuguste tehisaruga rikastatud tehnoloogiate kasutuselevõtt võib vähendada õpetajate rutiinseid ülesandeid, on selle tehnoloogia tegelik mõju õpetajate tööle ja õppijate õppimisele veel ebaselge, kuna empiiriliste selle valdkonna uuringute hulk on piiratud. Tehisaru rakendamise tagajärjel võivad õpetajad vajuda hoopis suurema infokoorma alla, kui nad peavad töötlema ja kontrollima suurenenud andmehulka. Lisaks võib tehisaru laialdane kasutamine vähendada õpetaja otsest suhtlust õpilastega ja piirata personaalse tagasiside andmist. Õppimine on aktiivne ja sügavalt sotsiaalne protsess, kus õppijad on tihedalt seotud oma sotsiaalse ja kultuurikeskkonnaga, kus kesksel kohal on õppija toimevõime ja eneseteadlikkus, mida toetavad metakognitiivsed strateegiad. Nüüdisaegse õpetamise põhimõtted ja tehisaruga rikastatud tehno­loogiate omadused tuleb omavahel kooskõlla viia ja hoolikalt tasakaalustatuna tagada, et tehisaru oleks abistav ja täiendav, mitte asendav.

Seega on õpetajad sattunud olukorda, kus osa neist leiab omal käel võimalusi tehisaru rakendamiseks viisil, mis tagab tõhusa õppimise ja on eetiline, samal ajal vältides enda koormamist liigse tööga. Euroopa Komisjoni aruandes tehisaru mõjudest eri sektoritele tuuakse esile, et vastava ettevalmistuse ja koolituse saanud töötajad tundsid end tehisaru kasutamisel kindlamini. Tallinna ülikooli haridustehnoloogia uurimisrühma uuringud ja „Õpetaja innovatsioonilabori“ arenguprogramm, mis ühendab ainealaseid teadmisi, didaktikat ja tehnoloogia kasutamise võimalusi, on pälvinud tunnustust nii oma riigis kui rahvusvaheliselt ning see integreeritud ja praktiline lähenemine õpetajate ettevalmistamisele soodustab nende oskust mõista ja tõhusalt rakendada haridustehnoloogilisi lahendusi, sealhulgas tehisaru, arendades samal ajal nende pedagoogilisi teadmisi ja oskusi. Sellega leevendatakse ka vastumeelsust tehisaru kasutuselevõtu suhtes, kuna õpetajad tunnevad end kaasatuna ja teadlikuna, kuidas tehnoloogia õppimist ja õpetamist mõjutab, nad on muudatustesse kaasatud ja neid toetatakse.

Mida tähendab vastutustundlik tehisaru kasutamine hariduses? Muudatused õppimises ja õpetamises, mida tehisaru kahtlemata ergutab, nõuavad hoolikat ja kriitilist kaalutlust, sest haridussektorile pakub tehisaru tulek nii võimalusi kui ka katsumusi. Ühiskonnas arutletakse õpetajate töökoormuse kasvu ja õpetajate puuduse üle, mängides mõttega, et tehisaru ja haridustehnoloogilised vahendid pakuvad lahendusi suurematele haridusprobleemidele, näiteks õpingute enneaegsele katkestamisele. Kindlasti võimaldab tehisaru automatiseerida rutiinseid ülesandeid, nt hindamine, õppematerjalide valimine ja koostamine, vähendades sellega õpetajate töökoormust. Hästi kavandatud tehisaru kasutamine võimaldab õpetajatel suunata rohkem tähelepanu personaalsele juhendamisele ja vastata õpilaste individuaalsetele vajadustele. Siiski ei asenda tehisaru kunagi täielikult ettevalmistatud ja õpetajakoolituse läbinud õpetajate vajadust, tehnoloogiast saadava kasuni jõutakse vaid siis, kui õpetaja oskab tehnoloogiat kasutada. Sellest tulenevalt peaksime nägema tehisaru õpetaja täiendajana, mitte asendajana.⁶

Erinevalt näiteks finantssektorist, kus tehisaru kasutatakse peamiselt pettuste või vigade märkamiseks ja otsuste tegemise abistajana, on haridus väga dünaamiline, õppijad väga erinevad ning tehisaru antud suunised ja õpetaja otsused mõjutavad otseselt õpilasi, kes on haavatav rühm. Õpetaja ja tehisaru vastastikuse täiendamises on esmatähtis teadlikult toetada õpetajatele vajalikke teadmisi, oskusi ja hoiakuid ning kaasata koolijuhid, et tehisaru rakendamine toimuks koolis süsteemselt, hoolitsedes selle eest, et kõigil oleks selge arusaam, miks me tehisaru hariduses rakendame. Kuigi tehisaru võib vastata mitmele küsimusele, ei tasu unustada, et kui seni pole ükski (haridus)tehnoloogiline innovatsioon lahendanud hariduse probleeme, ei õpitulemuste parendamist, ebavõrdsust ega õpetajate puudust, siis ei ole ka tehisaru see võluvits. Tehisaru integreerimine haridusse pakub suuri võimalusi, kuid nõuab ettevaatust ja kriitilist meelt, et maandada võimalikke riske, mis võivad mõjutada nii õpilasi, õpetajaid kui ka ühiskonda tervikuna. Poliitikakujundajad vastutavad selle eest, et hariduses oleksid regulatsioonid tehisaru eetiliseks kasutamiseks, mis hõlmab õpetajate tuge ja ettevalmistust, õpilaste privaatsust ning andmekaitset. Tehnoloogia arendajad peaksid protsessi kaasama õpetajaid ja uurijaid tagamaks teaduspõhised ja eetilised tehisaru lahendused. Teadlaste panus on vajalik tehisaru mõju mõistmiseks hariduses, selleks et antaks tõenduspõhiseid soovitusi, kuidas rikastada õppimist tehisaru võimalustega, säilitades siiski võrdsuse ja õppijakeskse õppimise väärtused. Praegu seisame silmitsi olukorraga, kus peame ühiselt pingutama, et arendada tehisaruga rikastatud õpitehnoloogiaid läbipaistvalt, eetiliselt ja pedagoogiliselt läbimõeldult ning suunata ressursse väljaselgitamisse, kuidas tehisaru rakendamine – mis juba koolides aset leiab –, mõjutab õppijate ja õpetajate heaolu ja agentsust.

Kairit Tammets on Tallinna ülikooli haridustehnoloogia keskuse haridustehnoloogia professor, TLU Tehisintellekti nõukoja esimees. Tobias Ley Tallinna ülikooli haridusinnovatsiooni ja õpianalüütika professor ning Kremsi täiendõppe ülikooli professor. Andres Karjus on humanitaarteaduste instituudi kultuuriandmete analüüsi teadur, Reet Kasepalu Tallinna ülikooli haridustehnoloogia keskuse haridustehnoloogia teadur ning Jörgen Ivar Sikk on Tallinna ülikooli haridustehnoloogia keskuse noorem­teadur.

1 Julie Lassébie, Glenda Quintini, What skills and abilities can automation technologies replicate and what does it mean for workers? New evidence. OECD 9. XII 2022.

2 Marvin Minsky, Seymour Papert, Perceptrons: an introduction to computational geometry. The MIT Press 1969.

3 Artificial intelligence & responsible business conduct. OECD 2019.

4 Ismail Celik, Muhterem Dindar, Hanni Muukkonen, Sanna Järvelä, The Promises and Challenges of Artificial Intelligence for Teachers: A Systematic Review of Research. – TechTrends 2023, 66(4), lk 616–630.

5 Mutlu Cukurova, Xin Miao, Richard Brooker, Adoption of Artificial Intelligence in Schools: Unveiling Factors Influencing Teachers’ Engagement. Artificial Intelligence in Education: 24th International Conference, AIED 2023, Tokyo, Japan 3.–7. VII 2023. Proceedings, lk 151–163.

6 Mutlu Cukurova, Learning analytics as AI extenders in education: Multimodal machine learning versus multimodal learning analytics. In Artificial intelligence and adaptive education, AIED 2019.