內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校的一位計(jì)算機(jī)科學(xué)家正在利用人工智能的力量來(lái)幫助本科STEM學(xué)生提高他們的學(xué)業(yè)成績(jī)。他的項(xiàng)目將加強(qiáng)為STEM工作做好準(zhǔn)備的大學(xué)畢業(yè)生的渠道，預(yù)計(jì)到2030年，美國(guó)的畢業(yè)生人數(shù)將增加約10%。

該應(yīng)用程序?qū)⑹堑谝粋€(gè)使用人工代理提供量身定制的干預(yù)措施的應(yīng)用程序，這些干預(yù)措施考慮了影響學(xué)生最終成績(jī)的無(wú)數(shù)因素。

“現(xiàn)有的方法主要針對(duì)僅基于學(xué)術(shù)表現(xiàn)的學(xué)術(shù)改進(jìn)，”電氣與計(jì)算機(jī)工程系大數(shù)據(jù)和人工智能助理教授哈桑說(shuō)。“但是學(xué)期末的表現(xiàn)不僅僅受到學(xué)期中學(xué)術(shù)活動(dòng)的影響。它受到其他因素的影響：家庭背景、社會(huì)經(jīng)濟(jì)地位、同伴互動(dòng)、與教師的互動(dòng)、科學(xué)身份等等。”

該應(yīng)用程序?qū)⑹且环N具有成本效益的便攜式工具，可以應(yīng)對(duì)STEM專(zhuān)業(yè)在全國(guó)范圍內(nèi)徘徊在50%左右的流失率，這主要是由于學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)不佳。憑借在內(nèi)布拉斯加州教授大型入門(mén)課程的7年經(jīng)驗(yàn)，哈桑親身了解了為什么本科生在STEM專(zhuān)業(yè)早期可能會(huì)遇到困難。

“在大班上幫助學(xué)生并不容易，因?yàn)槟悴荒茉谡麄€(gè)學(xué)期中真正與每個(gè)人交談，除非學(xué)生遇到真正的麻煩，否則他們不會(huì)來(lái)找你，”他說(shuō)。“而且通常當(dāng)他們來(lái)的時(shí)候，是在學(xué)期末期，那時(shí)真的不可能為他們提供有意義的幫助。”

哈桑開(kāi)始集思廣益，想辦法提高學(xué)生的表現(xiàn)。盡管機(jī)構(gòu)層面的變革可能最有推動(dòng)力，但哈桑認(rèn)為有更小規(guī)模、更便宜的方法來(lái)幫助學(xué)生。

他認(rèn)識(shí)到機(jī)器學(xué)習(xí)對(duì)幫助學(xué)生取得成功的應(yīng)用程序的力量：該應(yīng)用程序可以“了解”學(xué)生的行為和背景，然后使用這些數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái)的表現(xiàn)并為改變這一軌跡提供建議。

通過(guò)該應(yīng)用程序，不愿向教師尋求幫助的學(xué)生——例如，那些性格內(nèi)向或感到害怕的學(xué)生——將獲得獲得個(gè)性化幫助的途徑。

“這就像我的代理人，”他說(shuō)。代理將在屏幕上以未來(lái)學(xué)生的分身形式出現(xiàn)，哈桑認(rèn)為這會(huì)比簡(jiǎn)單的短信更能引起共鳴。

為了構(gòu)建一個(gè)試點(diǎn)應(yīng)用程序，他收集了計(jì)算機(jī)科學(xué)課程中大約300名Husker本科生的學(xué)業(yè)成績(jī)數(shù)據(jù)，并構(gòu)建了一個(gè)成績(jī)預(yù)測(cè)應(yīng)用程序。他在二年級(jí)的班級(jí)啟動(dòng)了試點(diǎn)。

該應(yīng)用程序增加了通過(guò)的學(xué)生人數(shù)。但結(jié)果表明，盡管在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)處于相似的學(xué)術(shù)軌跡并且在這些時(shí)刻從應(yīng)用程序接收到相同的消息，但學(xué)生的最終成績(jī)并不相同。

NSF項(xiàng)目旨在查明驅(qū)動(dòng)這些不同結(jié)果的因素。哈桑的預(yù)感是，試點(diǎn)工具的一維性質(zhì)——僅以學(xué)術(shù)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)——描繪了學(xué)生故事的不完整畫(huà)面，缺少解釋不同結(jié)果的關(guān)鍵因素。

為了填補(bǔ)這一空白，他與項(xiàng)目聯(lián)合研究員、前Husker研究員、開(kāi)放動(dòng)態(tài)交互網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)發(fā)人員BilalKhan合作。使用ODIN軟件平臺(tái)，他們正在收集學(xué)術(shù)、社會(huì)和心理九個(gè)維度的數(shù)據(jù)來(lái)訓(xùn)練模型。

然后，哈桑將使用一種稱(chēng)為聚類(lèi)的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)——數(shù)據(jù)的自動(dòng)分組——將學(xué)生的軌跡組織成不同的“故事類(lèi)型”。

識(shí)別這些故事類(lèi)型是該項(xiàng)目的關(guān)鍵：通過(guò)“知道”某個(gè)學(xué)生屬于哪個(gè)分組，該應(yīng)用程序?qū)⑻峁┱_的信息和建議。

“如果一個(gè)學(xué)生屬于A類(lèi)故事，我們將理解該學(xué)生屬于特定的行為模式，”哈桑說(shuō)。“通過(guò)了解這種模式，我們可以為學(xué)生提供更有針對(duì)性的干預(yù)。”

該大學(xué)咨詢(xún)心理學(xué)項(xiàng)目副教授兼主任、聯(lián)合研究員NeetaKantamneni正在領(lǐng)導(dǎo)開(kāi)發(fā)干預(yù)措施。她的團(tuán)隊(duì)將根據(jù)學(xué)生的故事展開(kāi)方式，在特定時(shí)間點(diǎn)將信息發(fā)布給學(xué)生。

干預(yù)措施將反映面對(duì)面咨詢(xún)中提供的建議類(lèi)型。可能會(huì)鼓勵(lì)學(xué)生參與正念活動(dòng)以減輕壓力或擔(dān)憂，與同齡人合作以增強(qiáng)社區(qū)意識(shí)或在辦公時(shí)間尋求額外幫助。

一個(gè)主要的好處是干預(yù)措施將實(shí)時(shí)出現(xiàn)在學(xué)生身上，在他們最需要的時(shí)候幫助他們。與面對(duì)面咨詢(xún)相比，這是一個(gè)優(yōu)勢(shì)，通常是在學(xué)生對(duì)他們的專(zhuān)業(yè)不滿意之后。

該應(yīng)用程序還將在大學(xué)和全國(guó)范圍內(nèi)等待面對(duì)面咨詢(xún)的漫長(zhǎng)等待名單中支持學(xué)生獲得幫助。Kantamneni樂(lè)觀地認(rèn)為，虛擬實(shí)施的干預(yù)措施可以幫助彌合這一差距。

“我們不希望人們僅僅因?yàn)樯弦婚T(mén)難的課而離開(kāi)整個(gè)職業(yè)領(lǐng)域，”Kantamneni說(shuō)。“這就是我們有時(shí)看到的。我的目標(biāo)是這不會(huì)發(fā)生，特別是對(duì)于這些班級(jí)中代表性不足的學(xué)生——女性、有色人種學(xué)生、第一代學(xué)生。”

Hasan表示，該應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)具有超越STEM教育領(lǐng)域的潛力。讓人們“看到”今天的行為如何影響明天在公共衛(wèi)生領(lǐng)域可能尤為突出。看到一個(gè)人未來(lái)的自己生病可能是一個(gè)強(qiáng)大的推動(dòng)力，可以幫助他們遵循戴口罩、鍛煉或多睡覺(jué)等醫(yī)療建議。

哈桑還希望這款應(yīng)用能夠揭示智能機(jī)器的積極潛力。

“我知道現(xiàn)在人們對(duì)人工智能的作用非常擔(dān)心，”他說(shuō)。“但通過(guò)將人工智能用于社會(huì)公益，我們可以表明人工智能的另一面，它不是為了賺錢(qián)或只是為了做生意。我們可以使用人工智能來(lái)改善學(xué)生的生活。在大學(xué)內(nèi)部，這是提高教育質(zhì)量的一個(gè)非常有用的補(bǔ)充。”

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