بحث عن الذكاء الاصطناعي في التعليم

بحث عن الذكاء الاصطناعي في التعليم

لمحة تاريخية إن مصطلح الذكاء الاصطناعي يعود ظهوره إلى العقد الخمسين من القرن العشرين، وتحديد عام ١٩٥٠ عندما قام العالم Alan بتقديم ما يعرف باختبار تورينج (Turing Test) والذي يعنى بتقييم الذكاء لجهاز الحاسوب وتصنيفه ذكياً في حال قدرته على محاكاة العقل البشري. (١) 

وبعد ظهور اختبار تورينج بعام واحد تم إنشاء أول برنامج يستعمل الذكاء الاصطناعي من قبل كريستوفر ستارشي (Christopher Strachey)، الذي كان يشغل أبحاث البرمجة في جامعة أكسفورد، إذ استطاع تشغيل لعبة الداما عبر جهاز الحاسوب وتطويرها، ثم قام بقياس قدرة الحاسوب على التعليم، وكانت أول تجربة ناجحة لما يعرف بتعلم الآلة. (٢)

وفي عام ١٩٥٦ عقد مؤتمر بجامعة دارتموث (Dartmouth) وفي هذا المؤتمر اقترح جون مكارثي (John McCarthy) استعمال مصطلح الذكاء الاصطناعي (Artificial Intelligence) أو (AI) لوصف الحاسبات الآلية ذات المقدرة على أداء وظائف العقل البشري، لذا تشمل نظم الذكاء الاصطناعي على كل الأفراد والإجراءات والأجزاء المادية للحاسب الآلي، والبرمجيات والبيانات والمعرفة المطلوبة لتنمية وتطوير نظم الحاسبات الآلية والمعدات التي تظهر خصائص الذكاء. (٣) 

وفي عام ١٩٧٣ ظهر أول نظام للذكاء الاصطناعي بما يعرف بنظام "HEARSAY" للتعرف على الكلام. (٤) 

وفي عام ١٩٧٩ تم بناء مركبة ستانورد وهي عبارة عن أول مركبة مسيرة تسير عن طريق الكمبيوتر (٥)، ويعتبر عام ۱۹۹٧ نقلة نوعية لتطور ذكاء الحاسوب بعد تغلبه على المنافس البشري في لعبة الشطرنج. (٦) 

وبعد ذلك بدأت وتيرة التسارع في علم الذكاء الاصطناعي في بداية القرن الواحد والعشرين حتى أصبحت الروبوتات التفاعلية متاحة في المتاجر، بل أن الأمر تعدى ذلك ليصبح هنالك روبوت يتفاعل مع المشاعر المختلفة ضمن تعابير الوجه وغيرها من الروبوتات التي أصبحت تقوم بمهمات صعبة. (٧)

وأصبح الذكاء الاصطناعي في وقتنا الحاضر يشغل حيزاً كبيراً وفي كل المجالات، لما تتمتع به هذه التقنية من ذكاء عالي يضاهي الذكاء البشري.

مفهوم الذكاء الاصطناعي 

يعد الذكاء الاصطناعي (Artificial Intelligence) أحد فروع علم الحاسوب، وإحدى الركائز الأساسية التي تقوم عليها صناعة التكنولوجيا في العصر الحالي، تأسس على افتراض أن ملكة الذكاء يمكن وصفها بدقة بدرجة تمكن الآلة من محاكاتها. (٨) 

والذي يمكن بواسطته خلق وتصميم برامج الحاسبات التي تحاكي أسلوب الذكاء الإنساني، لكي يتمكن الحاسب الآلي من أداء بعض المهام بدلاً من الإنسان والتي تتطلب التفكير والتفهم والسمع والتكلم والحركة وبأسلوب منطقي ومنظم، وترجع بدايته إلى التحول من النظم التقليدية الى استحداث برامج الحاسبات التي تتسم بمحاكاة الذكاء الإنساني في اجراء الألعاب ووضع الحلول المناسبة لبعض الألغاز والتي أدت بدورها إلى نظم أكبر للمحاكاة، والتي تبلورت بعد ذلك وأصبحت نظماً للذكاء الاصطناعي. (٩) 

ويوصف الذكاء الاصطناعي بأنه العلم الذي يجعل الآلات تفكر مثل البشر، أي أن الحاسوب له عقل؛ فالذكاء الاصطناعي له سلوكيات وخصائص معينة تتسم بها البرامج الحاسوبية تجعلها تحاكي القدرات الذهنية البشرية، وأنماط عملها، ومن أهم هذه الخصائص القدرة على التعلم، والاستنتاج، ورد الفعل على أوضاع لم تبرمج عليها الآلة. (١٠) 

ویری قطامي أن الذكاء الاصطناعي هو العلم الذي يسعى إلى تطوير نظم حاسوبية تعمل بكفاءة عالية تشبه كفاءة الانسان الخبير، أي أنه قدرة الآلة على تقليد ومحاكاة العمليات الحركية والذهنية للإنسان، وطريقة عمل عقله في التفكير والاستنتاج، والاستفادة من التجارب السابقة وردود الفعل الذكية؛ فهو يضاهي عقل الإنسان والقيام بدوره. (١١)

وأن الذكاء الاصطناعي يضم كل الخوارزميات والطرق النظرية منها والتطبيقية، والتي تعني بإتمام عملية أخذ القرارات مكان الإنسان، سواء كان ذلك بطريقة كلية أو جزئية بمعية الانسان، مع القدرة على التأقلم أو التنبؤ أو الاقتباس. (١٢)

وقد عرف الذكاء الاصطناعي بأنه قدرة أجهزة الكومبيوتر على التفكير كالبشر، فهو مجال شامل يدمج حدود علوم الكومبيوتر والاحصاء وعلم الأعصاب والعلوم الاجتماعية بهدف تصميم برمجيات يمكن أن تحل محل الإنسان في الإدراك والتحليل واتخاذ القرار. (١٣)

خصائص الذكاء الاصطناعي 

يتميز الذكاء الاصطناعي عن الذكاء البشري بأنه دائم نسبياً وأقل جهد وتكلفة ومن أهم خصائصه هي: 

1. لديه القدرة على حل المشكلات بآليه تعتمد على الحلول الموضوعية، والتقدير الدقيق للحلول، من تقديمه حلول متعددة للمشكلات التي يصعب تحليلها بوساطة العنصر البشري وخلال فترة قصيرة. 
2. يعد الذكاء الاصطناعي محاولة لإكساب الحواسيب بعض القدرات البشرية، وبالتالي فأنه كلمة ذكاء المقصود بها القدرة التي يتمتع بها العنصر البشري. 
3. يهتم الذكاء الاصطناعي بالمفاهيم والأساليب التقنية الحديثة، وكيفية استثمارها لتطوير وظائف الحاسبات الآلية بحيث تحاكي القدرات البشرية. 
4. يتضمن الذكاء الاصطناعي دراسة عمليات التفكير المنطقي للعنصر البشري، ثم محاولة تنفيذ ذلك من الحاسب الآلي، وبالتالي فأن ما يميز الذكاء الاصطناعي ثباته النسبي، إذ لا يتعرض لما يتعرض له العنصر البشري من عوامل مؤثرة على قدراته كالنسيان. (١٤)

مزايا الذكاء الاصطناعي في العملية التعليمية 

بعد ما تم ذكره من خصائص للذكاء الاصطناعي فأنه يمتلك بعض المزايا الخاصة باستعماله في العملية التعليمية، إذ ذكرت الدراسات التي تناولت توظيف الذكاء الاصطناعي في العملية التعليمية مثل دراسة فطاني ودراسة الدهشان ودراسة  الهيبي المشار لهم في الصبحي (١٥)، عدد من المزايا لتطبيقات الذكاء الاصطناعي في العملية التعليمية وهي: 

1. إتاحة فرصة للمتعلمين للتفاعل، والرد على استفساراتهم، وتقديم الإجابات الأكثر كفاءة.
2. جعل التعلم بالتجربة والخطأ أقل خطورة وأقل ترهيباً.
3. تقديم أنماط من التعليم والتعلم التكيفي الذي يتناسب مع طبيعة وقدرات المتعلمين. 
4. توفير إمكانية تعلم اللغات ومنها الأجنبية، باستعمال تقنية التعرف على الكلام (ASR)، ومعالجة اللغات الطبيعية (NLP)، واكتشاف أخطاء اللغة، ومساعدة المستخدمين على تصحيحها. 
5. حل المسائل التي لا تحتوي على بيانات كاملة، والتعامل مع البيانات المتناقضة والمتضادة أحياناً. إكساب المتعلمين عنصر التشويق، والتحدي، والخيال، والمنافسة في العملية التعليمية. 
6. تحليل أداء المتعلمين ذوي الخبرة البسيطة، وتقديم الحلول المناسبة للمشكلات التعليمية. 
7. الإسهام في إدارة بيانات المؤسسات التعليمية، وحفظها على شكل بيانات ضخمة تستطيع التنبؤ بالضعف على المستوى الفردي للمتعلم، والنقص في الموارد المادية والبشرية على مستوى المدارس والجامعات قبل حدوثه.

التحديات التي تواجه استعمال تطبيقات الذكاء الاصطناعي في التعليم 

هنالك مجموعة من العوائق التي تحول دون الاستفادة المثلى من تطبيقات الذكاء الاصطناعي في العملية التعليمية منها: 

1. عدم توفر البرامج التدريبية الكافية لتأهيل أعضاء هيئة التدريس على استعمال تطبيقات الذكاء الاصطناعي في التعليم.
2. قلة وعي هيئة التدريس بأهمية استعمال تطبيقات الذكاء الاصطناعي في التعليم. (١٦)
3. عدم توافر الوقت الكافي لدى أعضاء هيئة التدريس للتعلم والتدريب على استعمال تطبيقات الذكاء الاصطناعي. 
4. مقاومة بعض أعضاء هيئة التدريس للأنماط التعليمية المستحدثة. 
5. قصور دور الجهات المختصة ذات العلاقة في جانب تطوير مهارات الكوادر التعليمية في مجال استثمار تطبيقات الذكاء الاصطناعي في العملية التعليمية والارتقاء بها. 
6. عدم توفر البنية التحتية من الاتصالات اللاسلكية والحواسيب والبرمجيات الخاصة بتطبيق برامج الذكاء الاصطناعي.
7. بعض أعضاء هيئة التدريس يعتقد بأن استعمال تطبيقات الذكاء الاصطناعي في التعليم يحتاج إلى مجهود أكبر من التعليم بالطريقة التقليدية. 
8. بعض المتعلمين يواجه صعوبة بالاستجابة للمستحدثات التكنولوجية الحديثة وقلة تفاعلهم معها. 
9. قلة وضعف الحوافز المقدمة لأعضاء هيئة التدريس الذين يستعملون التقنيات الحديثة ومنها تطبيقات الذكاء الاصطناعي.
10. الأعداد الكبيرة للمتعلمين داخل القاعات الدراسية قد يحول إلى عدم القدرة بالتحكم في استعمال تطبيقات الذكاء الاصطناعي في التعليم. (١٧)

تطبيقات الذكاء الاصطناعي التي يمكن توظفيها في العملية التعليمية 

من أهم تطبيقات الذكاء الاصطناعي والتي يمكن الاستفادة منها في مجال التعليم هي:

1. تقنية الواقع الافتراضي (VR): يشير الواقع الافتراضي إلى تمثيل حاسوبي يعمل على إنشاء تصور للعالم الحقيقي، فعن طريق الواقع الافتراضي يمكن نقل المعلومات والخبرات إلى الأذهان بشكل جذاب وأكثر فاعلية، مثل القيام بجولات افتراضية في أماكن تاريخية او سياحية أو معاينة النظام الشمسي عن قرب.
2. تقنية الواقع المعزز (AR): من هذه التقنية يمكن نقل المتعلم إلى مشاهد حقيقة ثلاثية الأبعاد، حيث يتم دمج تلك المشاهد امامه، لخلق واقع عرض مركب، إذ تتيح هذه التقنية مجموعة من الخيارات التعليمية، كمحاكاة عملية جراحية معقدة، أو القيام بتشريح جسم الإنسان بالنسبة لطلبة كلية الطب، أو القيام بتجربة علمية وغيرها من الخيارات التعليمية. (١٨)
3. روبوتات الدردشة الذكية (Chat bots): عبارة عن برامج حاسوبية مصممة لمحاكاة ذكية للمحادثات البشرية، إذ توفر شكلاً من أشكال التفاعل بين المستخدم والبرنامج، ويتم التفاعل من النص (Txt)، أو الصوت (Voice)، أو كليهما معاً، وتأخذ هذه التطبيقات اشكالاً مختلفة مثل: المراسلة، أو مواقع الويب، أو تطبيقات الأجهزة الذكية، أو عبر الهاتف، ويمكن للمتعلمين التفاعل معها بطرح أسئلة متعلقة بمجال معين، ومن ثم يقوم الروبوت بدور فاعل من الإجابة على الأسئلة المطروحة عليه، وكذلك يقوم بالحل، والدعم، وتقديم المشورة والنصح، أو حتى التعاطف، اعتماداً على ما يحتاج اليه المستخدمون من مساعدة.
4. صناعة الصوت (Audio Industry): برامج رقمية تقوم بتحويل النصوص المكتوبة إلى مسموعة؛ وفقاً للغة الافتراضية المحددة، ومن ثم استعماله في مواقع الويب، أو تطبيقات المحمول، أو الكتب الرقمية، أو مواد التعليم الإلكتروني، أو المستندات وغيرها. 
5. النظم الخبيرة (Expert Systems): برامج حاسوبية، تحاكى سلوك الانسان الخبير في استعماله للمعرفة، وكذلك إصدار الأحكام، وقواعد الاستنتاج، وتقديم الحلول والنصائح المناسبة للمشكلات، إذ يتم نقل خبرة الإنسان الخبير إلى النظام الحاسوبي الخبير من لغات برمجة معدة لهذا الغرض.
6. الروبوتات التعليمية (Robotics): وهي آلة كهروميكانيكي قادرة على القيام بمهامها عن طريق إتباع مجموعة من التعليمات المحفوظة في الذاكرة الالكترونية للجهاز، ويتم برمجة وتصميم الأوامر عن طريق لغات برمجة متخصصة في الحاسوب، ومتصلة بأجزاء الروبوت، ويمكن الاستفادة من هذه الروبوتات في المجال التعليمي من استعمالها كوسيلة تعليمية لشرح موضوع معين.
7. الألعاب التعليمية الذكية (Smart Educational): ألعاب يتم برمجتها بواسطة أجهزة الحاسوب لتحقيق هدف تعليمي محدد، تتسم بالتشويق، والتحدي والخيال، والمنافسة، إذ يتم تصميمها بطريقة تحفز النشاط الذهني، وتزيد مستوى التركيز، وتحسن القدرة على اتخاذ القرارات المنطقية، وحل المشكلات بطريقة سريعة. 
8. التقييم الذكي (Smart Evaluation): برامج حاسوبية، تستطيع تقييم مهارات التفكير العليا، وتصحيح الواجبات، والاختبارات المعقدة بشكل آلي، وكذلك يمكنها استعراض مجموعة واسعة من البيانات، وتحليل أداء المتعلمين، وكذلك ابراز نقاط القوة والضعف لديهم، وتقدم الدعم اللازم لهم في الوقت المناسب.
9. قراءة وتمييز النصوص Read and Distinguish Texts): طريقة لتحويل النصوص المكتوبة باليد أو التي تكون على صور إلى ملفات نصية يمكن التعديل عليها، ويتم ذلك من تحليل المستند ومقارنته مع الخطوط المخزونة في قاعدة البيانات، أو بالسمات النموذجية للأحرف، كما تستخدم تلك البرامج مدققاً املائيا لتخمين الكلمات المجهولة.
10. تلخيص النصوص(Summarize Texts): برامج حاسوبية، يمكنها تلخيص النصوص الطويلة بدقة متناهية وبطريقة سهلة القراءة، بحيث يمكن لمستعمليها استيعاب التلخيص، واستخلاص أهم المعلومات في وقت قياسي، سواء أكانت النصوص الأصلية ابحاثاً لمقالات، أم منشورات على وسائل التواصل الأخرى. (١٩)

قائمة المراجع:

١- بونيه، آلن، الذكاء الاصطناعي الطموح والأداء،  ترجمة: العنكبي، عدنان وزيتون، جنان فؤاد، اربد، الأردن، دار الكندي للنشر والتوزيع، ١٩٩٥، ص ٢٣٢.

٢- ميرة، امل كاظم وكاطع، تحرير جاسم، تطبيقات الذكاء الاصطناعي في التعليم من وجهة تدريسي الجامعة، وقائع المؤتمر العلمي الدولي الأول للدراسات الإنسانية (الذكاء والقدرات العقلية)، مركز البحوث النفسية، وزارة التعليم العالي والبحث العلمي، العراق، ٢٠١٩، ص ٢٩٨. 

٣- اللوزي، موسى، الذكاء الاصطناعي في الأعمال، بحث مقدم إلى المؤتمر السنوي الحادي عشر ذكاء الأعمال واقتصاد المعرفة، كلية الاقتصاد والعلوم الإدارية، جامعة الزيتونة، عمان، الأردن، ٢٠١٢، ص ٢٠.

٤- Labidi Sofiane, Lejouad Wided, (2006): De 'intelligence artificially distribute aux systems multi-Agents, Rapport de Recherché, INRIA, Paris, France, p 2.

٥- الحسيني، اسامة، الذكاء الاصطناعي للكمبيوتر، دار الجامعي، بيروت، لبنان، ١٩٨٠، ص ٢٢.

٦- عبد الرزاق، علاء، نظم المعلومات والذكاء الاصطناعي، دار المناهج، عمان، الأردن، ١٩٩٩، ص ٢٣.

٧- تريفل، جيمس، هل نحن بلا نظرية، ترجمة: الموسوي، ليلي، الكويت، عالم المعرفة، المجلس الوطني للثقافة والفنون والآداب، ٢٠٠٦، ص ٢٣.

٨- محمود، عبد الرزاق مختار، تطبيقات الذكاء الاصطناعي مدخل لتطوير التعليم في ظل تحديات جائحة كورونا، المجلة الدولية للبحوث في العلوم التربوية، المجلد ٣، العدد ٤، ٢٠٢٠، ص ١٨٢.

٩- احمد، عقيلي محمد، برنامج مقترح في اللغة العربية قائم على أبعاد الحوار الحضاري العالمي لتنمية مهارة التفكير المستقبلي والتفكير الإيجابي لدى طلاب المرحلة الثانوية، المجلة العلمية لكلية التربية، المجلد ٣٣، العدد ٢، جامعة أسيوط، مصر، ٢٠١٧، ص ٢.

١٠- مكاوي، مرام عبد الرحمن، الذكاء الاصطناعي على أبواب التعليم، مجلة الثقافة، المجلد ٦٧، العدد ٦، أرامكو، المملكة العربية السعودية، ٢٠١٨، ص ٢٢.

١١- قطامي، سمير، الذكاء الاصطناعي وأثره على البشرية، مجلة أفكار، المجلد ٣، العدد ٣٥٧، الأردن، ٢٠١٨، ص ١٤.

١٢- حسن،  مصطفى، نظم التدريس الذكية بوابة تكنولوجيا التعليم، مقال منشور على الإنترنت، ٢٠١٩، ص ٢٤.

١٣- عبد اللطيف، أسامة جبريل احمد ومهدي، ياسر سيد حسن وإبراهيم، سالي كمال، فاعلية نظام تدريس قائم على الذكاء الاصطناعي لتنمية الفهم العميق للتفاعلات النووية والقابلية للتعلم الذاتي لدى طلاب المرحلة الثانوية، مجلة البحث العلمي في التربية، المجلد ١، العدد ٢١، ٢٠٢٠، ص ٣١٦.

١٤- Cowbell. Robert. (2007): probabilistic networks and expert systems springer, New York, p 32.

١٥- الصبحي، صباح عيد رجاء، واقع استخدام أعضاء هيئة التدريس بجامعة نجران لتطبيقات الذكاء الاصطناعي في التعليم، مجلة كلية التربية، الجزء ٤، العدد ٤٤، جامعة عين شمس، القاهرة، ٢٠٢٠، ص ٢٣٧.

١٦- الصبحي، صباح عيد رجاء، المرجع السابق، ٢٠٢٠، ص ٢٣٩-٢٤٠.

١٧- رزوقي، رياض، وفتاله، أمير، دور الذكاء الاصطناعي في تحسين جودة التعليم العالي، المجلة العربية للتربية النوعية، المجلد ٤، العدد ١٢، ٢٠٢٠، ص ٧.

١٨- محمود، عبد الرزاق مختار، مرجع سابق، ٢٠٢٠، ص ٢٠٩.

١٩- الصبحي، صباح عيد رجاء، مرجع سابق، ٢٠٢٠، ص ٢٤١-٢٤٢.