Negli ultimi anni, il paese orientale ha investito molto per sviluppare forme di “educazione intelligente” e ora le sue aziende di grandi dimensioni stanno progettando di esportare i loro modelli oltreoceano.
di Karen Hao
Zhou Yi non era bravo in matematica e ha rischiato di non andare mai al college. Poi Squirrel, un’azienda di IA si è presentata alla sua scuola ad Hangzhou, in Cina, proponendo interventi di tutoraggio personalizzato. Yi aveva provato a seguire dei corsi con tutor, ma questo era diverso: sarebbe stato un algoritmo di IA a fare lezione. Il tredicenne decise di provarlo. Alla fine del semestre, i suoi punteggi ai test erano passati dal 50 al 62,5 per cento.
Due anni dopo, raggiunse l’85 per cento al suo ultimo esame di scuola media. “Pensavo che la matematica fosse incomprensibile” dice Yi. “Ma attraverso il tutoraggio mi sono reso conto non è poi così difficile. Mi ha aiutato a intraprendere un percorso diverso”.
Gli esperti concordano sul fatto che l’IA svolgerà un ruolo centrale nell’Educazione del XXI secolo, ma in che forme? Mentre gli accademici discutevano sul da fare, la Cina non è stata con le mani in mano. Negli ultimi anni, l’investimento del paese nell’IA applicata all’insegnamento e all’apprendimento è esplosa. I giganti della tecnologia, le startup e gli operatori storici dell’istruzione sono saliti sul treno del futuro.
Decine di milioni di studenti ora usano una qualche forma di IA per apprendere, sia attraverso programmi extracurricolari di tutoraggio come quello di Squirrel, sia attraverso piattaforme di apprendimento digitale come 17ZuoYe, o anche in classe.
Si tratta del più grande esperimento mondiale sull’intelligenza artificiale nell’educazione e nessuno può prevederne il risultato. Anche la Silicon Valley è molto interessata. In un rapporto di marzo, il Chan-Zuckerberg Initiative e la Fondazione di Bill e Melinda Gates hanno identificato l’IA educativa come strumento degno di investimento.
Nel suo libro del 2018, Rewiring Education, John Couch, vice presidente del settore educativo di Apple, ha avuto parole di elogio per Squirrel AI (Una versione cinese del libro vede come coautore il fondatore di Squirrel, Derek Li). Quest’anno, l’azienda ha anche aperto un laboratorio di ricerca congiunto con la Carnegie Mellon University per studiare l’apprendimento personalizzato su larga scala e quindi esportarlo a livello globale.
Ma gli esperti si preoccupano della direzione che sta prendendo l’IA nell’istruzione. Nel migliore dei casi, dicono, l’intelligenza artificiale può aiutare gli insegnanti a promuovere interessi e punti di forza degli studenti. Nel peggiore, potrebbe ulteriormente rafforzare una tendenza globale verso l’apprendimento e i test standardizzati, formando una generazione incapace di adattarsi in un mondo del lavoro in rapida evoluzione.
Come una delle più grandi aziende in campo educativo, in Cina, Squirrel evidenzia queste preoccupazioni e offre un’idea precisa di come il paese orientale potrebbero espandersi nel resto del mondo.
Come funziona la didattica
Il centro di apprendimento che Zhou frequenta, uno
dei primi di Squirrel, occupa il secondo piano di un edificio senza pretese su una trafficata strada commerciale ad Hangzhou, una città di media grandezza nella provincia di Zhejiang. Nei corridoi si possono vedere le fotografie dei dirigenti dell’azienda e dei “master teachers”, un titolo conferito ai migliori insegnanti cinesi.
L’arredamento è senza particolari pretese e all’interno delle aule appaiono semplici motti come “Sii umile”. Non ci sono lavagne, proiettori o altre apparecchiature, ma solo un tavolo per stanza, pensato per 6-8 persone. Il motore dell’istruzione è il laptop.
Studenti e insegnanti allo stesso tempo fissano intensamente gli schermi. In una aula due studenti
indossano cuffie, immersi in un sessione di tutoraggio di lingua inglese. In un’altra, tre studenti, tra cui Zhou, seguono tre classi di matematica separate. Risolvono problemi su fogli di carta prima di inviare le risposte on line. In ogni aula, un insegnante controlla gli studenti attraverso una dashboard in tempo reale.
Quando gli insegnanti notano qualcosa che non va sul loro schermo si avvicinano allo studente e gli parlano in tono sommesso, presumibilmente per rispondere a una domanda sul sistema di tutoraggio. “È veramente tranquillo”, sussurro al personale scolastico e aziendale riunito per la mia visita al centro. Il direttore regionale di Hangzhou sorride con quello che interpreto come un accenno di orgoglio: “Da noi, non si sente la voce degli insegnanti che fanno lezione”.
Tre elementi hanno alimentato il boom dell’educazione cinese con l’IA. Innanzitutto le agevolazioni fiscali e gli altri incentivi per le iniziative di IA che migliorano diversi aspetti, dall’apprendimento degli studenti alla formazione dell’insegnante. Una manna per i venture capitalist.
Secondo una stima, la Cina è il paese cha ha investito di più nell’educazione con IA con oltre 1 miliardo di dollari.
In secondo luogo, la competizione accademica in Cina è accanita. Dieci milioni di studenti all’anno devono affrontare il temibile esame di ammissione al college, il gaokao. Il punteggio determina se e dove è possibile studiare per prendere una laurea, ed è visto come il passaggio determinante per avere successo nella vita. I genitori pagano volentieri il tutoraggio o qualsiasi altra cosa che aiuti i ragazzi ad andare avanti.
Infine, gli imprenditori cinesi hanno a loro disposizione masse di dati per la formazione dei loro algoritmi. La popolazione è ampia, le opinioni delle persone sulla privacy dei dati sono molte più “elastiche” che in Occidente, e i genitori credono nel potenziale della tecnologia, visto quanto ha contributo al cambiamento del paese in questi decenni.
Squirrel si concentra sull’aiutare gli studenti a ottenere punteggi migliore nei test standardizzati annuali; i dati dicono che oltre l’80 per cento dei suoi studenti ritorna l’anno successivo. L’azienda ha anche progettato un suo sistema per acquisire sempre più dati dalla fase iniziale, in modo da diversificare gli interventi di personalizzazione. La fase di commercializzazione si sviluppa grazie a pubblicazioni accademiche, collaborazioni internazionali e premi, il che ha reso Squirrel un punto di riferimento del governo locale di Shanghai.
Nei cinque anni successivi alla fondazione, l’azienda ha aperto 2.000 centri di apprendimento in 200 città e registrato oltre un milione di studenti, alla pari con l’intero sistema pubblico di città come New York. L’intenzione è di aprire altri 2.000 centri entro un anno. A oggi, l’azienda ha raccolto oltre 180 milioni di dollari in finanziamenti.
Alla fine del 2018, ha ottenuto lo status di unicorno,
superando 1 miliardo di dollari di valutazione. Squirrel non è la prima azienda a portare avanti il concetto di tutor IA. I primi tentativi di “replicare” gli insegnanti risalgono agli anni 1970, quando si è iniziato a utilizzare i computer nell’istruzione.
Tra il 1982 e il 1984, numerosi studi negli Stati Uniti
hanno mostrato che gli studenti che hanno ricevuto il tutoraggio individuale uno a uno hanno ottenuto risultati decisamente migliori rispetto agli studenti che non ne hanno usufruito. Da questi dati ha preso spunto una nuova ondata di ricerche per ricreare in una macchina che dedicasse lo stesso livello di attenzione al singolo. I
risultati hanno portato ai sistemi di apprendimento adattivo, che sono diffusi ovunque, dagli asili nido ai centri di formazione sul posto di lavoro.
L’innovazione di Squirrel verte su due pilastri: la granularità e il livello di scala. Per ogni corso che offre, il suo team di ingegneri lavora con un gruppo di “master teachers” per suddividere la materia nelle più piccole componenti concettuali. La matematica della scuola media, per esempio, viene suddivisa in oltre 10.000 elementi, o “nuclei di conoscenza”, come i numeri razionali, le proprietà di un triangolo e il teorema di Pitagora. L’obiettivo è quello di
avere un quadro delle lacune dello studente nella comprensione il più preciso possibile.
Al confronto, un libro di testo dovrebbe dividere lo stesso argomento in 3.000 nuclei; ALEKS, una piattaforma di apprendimento adattivo della statunitense McGrawHill, che ha ispirato quella di Squirrel, arriva a dividerla in circa 1.000 diversi elementi. Una volta che i contenuti da sviluppare sono decisi, si procede ad associarli a lezioni video, note, esempi ed esercizi. Il collante è costituito da un “grafico della conoscenza”, progettato dai maestri esperti.
Lo studente inizia un corso di studi con un breve test diagnostico per valutare la sua conoscenza dei concetti chiave. Se risponde correttamente a una domanda iniziale, si supporrà che conosca i concetti correlati e farà un salto in avanti. In sole 10 domande, il sistema ha un’idea di ciò su cui lavorare e costruisce un curriculum.
Durante lo studio, il sistema aggiorna il suo modello e regola il piano di lavoro di conseguenza. Con il crescere del numero di studenti che utilizzano il sistema, vengono individuate connessioni precedentemente non realizzate tra concetti. Gli algoritmi di apprendimento automatico vengono quindi aggiornati e il grafico della conoscenza prende in considerazione le nuove connessioni.
La differenza con i sistemi precedenti
Anche ALEKS procede in questo modo, ma Squirrel sostiene che nella piattaforma di McGrawHill le ottimizzazioni di machine learning sono più limitate, rendendolo, in teoria, meno efficaci.
Tutti gli studenti mi parlano bene del centro. Una ragazza, Fu Weiyi, mi dice di essere migliorata molto più velocemente da quando è stata affiancata anche da un tutor umano. “Qui, ho un insegnante sia online che offline”, mi spiega. “Inoltre, l’istruzione è mirata; il sistema può identificare direttamente che tipo di lacune ho”. Un altro studente le fa eco: “Con il sistema, non devi fare tonnellate di esercizi, ma allo stesso tempo è efficace. Fa davvero risparmiare tempo”.
Per Li, il fondatore di Squirrel, questa visione
non si ferma al tutoraggio. Il suo obiettivo è uscire dai confini del doposcuola per programmare e integrare il curriculum nel programma scolastico ufficiale. L’azienda sta parlando con diverse scuole cinesi per rendere il suo sistema il principale riferimento nel campo dell’istruzione.
Faccio agli studenti un’ultima domanda: In cosa potrebbe migliorare il programma di Squirrel? Dopo una lunga pausa, Fu dice: “Avrei voluto interagire più strettamente con i nostri insegnanti umani”.
Cosa dicono gli esperti d’educazione
Per capire come l’IA potrebbe migliorare l’insegnamento e l’apprendimento, è necessario pensare a come sta rimodellando l’idea stessa del lavoro in campo educativo. Man mano che le macchine migliorano, gli esseri umani dovranno concentrarsi su competenze che rimangono il loro territorio specifico: creatività, collaborazione, comunicazione, e risoluzione dei problemi. Avranno anche bisogno di adattarsi rapidamente, vista la rapidità con cui sempre più domini cadono in mano all’automazione.
Questo significa che l’aula del XXI secolo dovrà dare spazio ai punti di forza e agli interessi di ogni persona, invece di trasmettere una serie di conoscenze canoniche più adatte all’era industriale del secolo scorso. L’intelligenza artificiale, in teoria, potrebbe semplificare questo passaggio, in quanto potrebbe occuparsi di determinati compiti tecnici in
classe, permettendo agli insegnanti di dedicare più
attenzione al singolo studente.
L’approccio di Squirrel può dare ottimi risultati rispetto all’educazione tradizionale, che non riesce più a dotare gli studenti della flessibilità necessaria ad affrontare un mondo che cambia. “C’è una differenza tra apprendimento adattivo e apprendimento personalizzato”, sostiene Chris Dede, professore al Technology, Innovation and Education Program di Harvard.
Squirrel porta avanti un sistema di apprendimento adattivo, in cui si vuole “capire esattamente ciò che gli studenti sanno”, senza prestare attenzione a cosa vorrebbero sapere o qual è per loro il modo migliore di studiare. L’apprendimento personalizzato tiene invece conto dei loro interessi e bisogni “per orchestrare la motivazione e il tempo affinchè ogni studente sia in grado di fare progressi”, spiega Dede.
Jutta Treviranus, una docente dell’Ontario College of Art and Design University che ha aperto la strada all’apprendimento personalizzato per migliorare l’inclusività nell’istruzione, entra nello specifico. “L’apprendimento personalizzato è diviso in più livelli, rispettivamente ritmo, percorso e meta”, ella spiega.
Se il ritmo di apprendimento è personalizzato, agli studenti con abilità diverse vengono concesse diverse quantità di tempo per apprendere gli stessi contenuti. Se il percorso è personalizzato, si possono definire motivazioni differenziate per raggiungere gli stessi obiettivi e offrire materiali in diversi formati (o video o testo).
Se la meta è personalizzata , gli studenti possono scegliere, per esempio, il tipo di studi da intraprendere. “Abbiamo bisogno che gli studenti capiscano come funziona il loro apprendimento. Abbiamo bisogno di loro per determinare cosa vogliono imparare e ne abbiamo bisogno per imparare a imparare”, dice Treviranus. “Squirrel AI non affronta questi problemi, ma si limita a far raggiungere a tutti lo stesso standard”.
La filosofia di Li
Li, il fondatore di Squirrel, è alto e magro e quando parla in inglese, completa sempre le brevi frasi con “Giusto?”. Se parla in mandarino, le sue parole hanno una velocità doppia. Una settimana dopo la mia visita al centro di apprendimento, lo incontro nel quartier generale di Squirrel, a Shanghai.
Lo stile dell’ufficio è decisamente diverso da quello del centro di apprendimento. Sulle pareti si distinguono tutte i premi conseguiti e le menzioni sui media. Su uno schermo alla mia sinistra scorre a ripetizione una clip televisiva. È un filmato che mostra una sfida tra il sistema di tutoraggio di Squirrel e un insegnante umano: uno dei migliori in Cina. Tre studenti dell’insegnante, a cui ha insegnato per tre anni, stanno al suo fianco. Il sistema e l’insegnante competono per capire chi dei tre studenti darà le risposte giuste.
Li non aspetta che finisca la clip e rivela la battuta finale: “In tre ore noi abbiamo capito gli studenti più di quanto riescano a fare i migliori insegnanti”. Gran parte della filosofia di Squirrel è legata alle esperienze di Li da bambino. Da giovane, era decisamente emotivo, egli racconta, e leggere libri sull’argomento non lo ha aiutato. Così ha trascorso un anno e mezzo a dividere l’intelligenza emotiva in 27 componenti diversi e si è “allenato” su ciascuna di esse.
Ha lavorato per migliorare la sua attenzione, per esempio, e diventare un conversatore interessante (“Ho passato molto tempo ad approfondire 100 argomenti di discussione, quindi ho materiale per parlare con gli altri”). Si è anche allenato a rispondere con il sorriso quando riceve delle critiche. L’allenamento gli ha confermato che tutto può essere insegnato in questo modo.
Li usa un’analogia per spiegare dove vuole arrivare. “Quando prevarrà l’educazione con l’IA”, egli dice “gli insegnanti umani saranno come un pilota d’aereo: per la maggior parte del tempo di volo ha un ruolo passivo. Ma quando c’è un allarme e un passeggero è in preda al panico (per esempio, uno studente è vittima di bullismo), interviene per tranquillizzare. Insomma, gli insegnanti si concentreranno sulla comunicazione emotiva”, spiega Li.
Squirrel sta già esportando la sua tecnologia all’estero. Ha coltivato la sua reputazione internazionale partecipando ad alcune delle più grandi conferenze di intelligenza artificiale in tutto il mondo e coinvolgendo collaboratori affidabili
come il MIT, l’Università di Harvard e altri istituti di ricerca. Li ha anche reclutato diversi americani a far parte del suo team esecutivo, con l’intento di coinvolgere gli Stati Uniti e l’Europa nei prossimi due anni.
Uno di questi è Tom Mitchell, professore di informatica presso la Carnegie Mellon; un altro è Dan Bindman, che si è occupato dell’esperienza utente e ha guidato il team editoriale di ALEKS.
Treviranus teme che la filosofia educativa di Squirrel rifletta un difetto più ampio della ricerca cinese sull’educazione con l’IA: la sua enfasi sull’apprendimento standardizzato e i test. “La tragedia di questa filosofia educativa è che sta portando il paese in una direzione da cui la pedagogia e i sistema educativi più avanzati si stanno allontanando “, ella sostiene. Ma crede allo stesso tempo che la Cina abbia le migliori opportunità per reinventare ambienti scolastici a misura di insegnante e focalizzati sullo studente.
Questa sua convinzione è legata al fatto che il paese orientale è meno radicato dell’Occidente ai vecchi modelli di istruzione ed è aperto a provare nuove idee. “La Cina deve guardare a una forma del tutto diversa di IA”, ella conclude.
Cosa significa un modello diverso?
La risposta potrebbe trovarsi sul fiume Huangpu a una decina di miglia a ovest dalla sede centrale di Squirrel. In questo luogo, Pan Pengkai, un esperto d’educazione infantile, sta conducendo esperimenti di diversa natura.
Pan studia come sfruttare l’IA nell’educazione da quasi due decenni. Quindici anni fa, dopo il conseguimento del dottorato al Media Lab del MIT, ha fondato la sua prima azienda tecnologia in Cina. Ispirato dalla sua esperienza nella scuola di specializzazione, si è concentrato sulla creazione di strumenti per l’apprendimento dell’inglese.
“L’innovazione viene dalla differenza”, egli dice. “Esattamente quello che manca alla Cina. Se si è in grado parlare più lingue, è possibile confrontarsi con persone diverse, entrare in contatto con nuove idee”. Pan ora dirige Alo7, una società tecnologica K-12 specializzata nell’insegnamento della lingua Inglese.
A differenza di molte altre aziende, si allontana da forme di apprendimento orientate al test e vuole invece favorire la creatività, la leadership, e altre abilità trasversali. L’azienda offre prodotti e servizi per classi normali e aule digitali. Ha una piattaforma online di apprendimento abbinata a una serie di libri di testo che aiutano gli studenti a imparare e esercitare le proprie abilità linguistiche. Ha anche un servizio che collega fino a tre alunni tramite video con tutor di inglese all’estero per lezioni di gruppo fisse.
Ad oggi, ha offerto i suoi servizi a circa 15 milioni di studenti e insegnanti e ha collaborato con 1.500 istituzioni a livello nazionale. L’obiettivo finale di Pan per l’IA nell’istruzione è sbarazzarsi completamente dei test standardizzati.
“Perché testiamo le persone per due o tre ore per determinare se vanno bene o no?”, si chiede. Pan ritiene che l’IA alla fine creerà ambienti di apprendimento flessibili che rispondono alle esigenze degli studenti sensibili e creativi come di quelli precisi e analitici.
Nel 2018 Alo7 ha iniziato a sperimentare nuove tecnologie. Ha aggiunto l’analisi del volto e della voce alle sue sessioni di video tutoraggio per produrre rapporti di sintesi di ogni lezione. Ha introdotto algoritmi che misurano quanto tempo gli studenti parlano inglese in classe, la precisione della loro
pronuncia e alcuni indicatori di base del loro impegno e soddisfazione, come il numero di volte che parlano e ridono.
L’anno scorso, l’azienda ha creato diverse aule fisiche
dotato di telecamere e microfoni per portare avanti queste ricerche. Agli insegnanti vengono consegnati dei rapporti in cui vengono valutate le loro prestazioni.
Vado a vedere una delle aule intelligenti di Alo7 per curiosità personale. È piccola, ma piena di colori. Le pareti sono illustrate con le mascotte dell’azienda, cinque personaggi di cartoni animati con personalità distinte, che appaiono in tutto il materiale didattico dell’azienda. Non ci sono né tavoli né sedie, solo una panchina che corre lungo la parete di fondo. Nella parte anteriore sono presenti una lavagna e due televisori per visualizzare il curriculum del giorno.
Non ci sono lezioni in corso, ma un impiegato dell’azienda mi fa vedere alcuni video di una lezione nelle classi di scuola elementare. In uno, sei studenti si siedono su una panchina e si esercitano dicendo i nomi di diversi animali. “Uccello, uccello, uccello! ”cantano con il loro insegnante
mentre sbattono le braccia come ali. “Tartaruga,
tartaruga, tartaruga! ”continuano mentre lo schermo
mostra una tartaruga di un cartone animato. Le interazioni insegnante-studente sono in primo piano; l’IA appare sullo sfondo, lasciata di proposito in secondo piano.
Dede dice che il tipo di dati generati in un’aula intelligente potrebbe essere utile, ma avverte che le telecamere e altri sensori potrebbero anche essere utilizzato in modo improprio e poco scientifico per giudicare le emozioni o lo stato d’animo di uno studente. Pan è d’accordo sul fatto di andare cauti: “Ecco perché i dati diffusi riguardano principalmente gli insegnanti e non gli studenti”.
A livello nazionale, il governo ha cercato nuovi modi per stimolare innovazione, con una politica orientata alla qualità dell’educazione e che enfatizza la creatività e le arti liberali. Nel 2018 il ministero dell’istruzione cinese ha approvato una serie di riforme, tra cui criteri più severi per rilasciare licenze per tutor, volte a ridurre l’ossessione per i test.
L’anno scorso, il governo ha reso pubbliche una serie di linee guida in cui si privilegiano le componenti morali e artistiche del processo educativo, e si concede poco spazio agli esami. Sebbene i critici facciano notare che il gaokao è vivo e vegeto, Pan è ottimista riguardo alla possibilità di cambiare.
“Vogliamo modificare il futuro educativo dei cinesi
con la tecnologia “, egli afferma. In Cina si sta portando avanti un esperimento di massa sull’educazione con l’IA e sulle scelte che sono necessarie per cambiare l’educazione mondiale.
Immagine: Noah Sheldon
(rp)
