Фото: Edgar Breshchanov/Global Look Press
тестовый баннер под заглавное изображение
Образовательные чат-боты с искусственным интеллектом способны не просто передавать знания, но и влиять на то, какие именно области мозга активируются в процессе обучения. Это показало исследование, проведённое специалистами из Восточно-Китайского педагогического университета и Чжэцзянского университета. Учёные впервые комплексно изучили, как различные типы некорректирующей обратной связи от ИИ, метакогнитивная (побуждающая к саморефлексии) и аффективная (эмоционально поддерживающая), изменяют не только успеваемость, но и нейронную активность студентов. Для этого 93 участника, разделённые на три группы, изучали тему сердечно-сосудистой системы человека через взаимодействие со специально разработанным чат-ботом, одновременно проходя сканирование мозга методом функциональной спектроскопии в ближнем инфракрасном диапазоне.
Первая группа получала метакогнитивную обратную связь: после каждого учебного модуля чат-бот задавал вопросы, побуждающие к анализу собственного понимания материала, например: «Уверены ли вы в том, что освоили контент?» или «Что оказалось самым сложным?». Вторая группа получала эмоционально поддерживающие сообщения — ободряющие реплики вроде: «Отлично! Я верю, что в будущем вы добьётесь большего успеха». Третья, контрольная группа, получала нейтральные фразы, такие как: «Давайте сделаем перерыв». После обучения все участники прошли два типа тестирования: на запоминание фактов и на перенос знаний — способность применять усвоенное к новым, незнакомым задачам.
Результаты выявили чёткие поведенческие различия. Студенты из группы метакогнитивной обратной связи показали значительно лучшие результаты в тесте на перенос знаний, продемонстрировав способность гибко использовать полученную информацию. Они же точнее других оценивали правильность своих ответов, что указывает на развитие метакогнитивной чувствительности. Что касается запоминания фактов, то здесь обе экспериментальные группы превзошли контрольную группу, подтвердив, что любая содержательная обратная связь эффективнее нейтральной для закрепления материала в памяти.
Данные визуализации мозга добавили нейробиологическое обоснование этим наблюдениям. У всех участников отмечалась активность в дорсолатеральной префронтальной коре, отвечающей за концентрацию и рабочую память. Однако каждая группа демонстрировала и уникальные паттерны активации. У получавших метакогнитивную обратную связь усиливалась активность в лобно-полярной области, связанной со сложными рассуждениями и саморефлексией, а также в средней височной извилине, участвующей в семантической обработке. Это свидетельствует о том, что рефлексивные вопросы чат-бота стимулировали более глубокое осмысление материала.
У группы эмоциональной обратной связи повышалась активность надбровной извилины — зоны, задействованной в социальном познании и эмоциональном отклике. Это показывает то, что студенты воспринимали ободряющие сообщения как форму социального взаимодействия. Контрольная группа демонстрировала относительно более высокую нагрузку на дорсолатеральную префронтальную кору, что, возможно, отражает их сосредоточенность на базовой учебной задаче без дополнительной когнитивной стимуляции.
Исследователи также установили прямую корреляцию между активностью мозга и учебными результатами. У студентов с метакогнитивной обратной связью уровень активации лобно-полярной области положительно коррелировал с метакогнитивной чувствительностью. Более того, с помощью машинного обучения учёные выявили, что успешность переноса знаний можно предсказать по комплексу активностей в лобно-полярной зоне, надмаргинальной извилине и дорсолатеральной префронтальной коре, что подчёркивает интегративный характер этого процесса.
Хотя исследование имеет ограничения, например, оно не учитывало особенности учащихся и использовало стандартизированную, а не персонализированную обратную связь, его выводы имеют практическое значение.
«Они показывают, что дизайн обратной связи в образовательных ИИ должен зависеть от педагогических целей: метакогнитивные подсказки эффективны для развития гибкого понимания, а эмоциональная поддержка полезна для мотивации и запоминания», — заключают специалисты.
