Por: Sally Beatty.
Escondidos en un aula de química de una escuela secundaria en el norte de Indiana hay manómetros destinados a enseñar un principio fundamental de la química conocido como la Ley de Boyle.
En su lugar, la profesora de química de Hobart High School, Melissa Higgason, utiliza una variedad de elementos en apariencia aleatorios, incluidos mini malvaviscos, botellas de agua de plástico, globos y cuentagotas, para inspirar a sus estudiantes a diseñar sus propios experimentos y ver qué sucede con el gas en diferentes condiciones.
«Hay simulaciones en las que los estudiantes cambian una variable y observan cómo un número sube y baja», dijo Higgason. «Pero las leyes de los gases son muy abstractas. Es difícil para los niños hacer todas esas conexiones sin experiencias prácticas que sean relevantes para ellos».
Si bien Higgason tiene décadas de experiencia en educación, es la primera en admitir que la idea de usar elementos cotidianos para enseñar física provino de un asistente de enseñanza impulsado por IA llamado Khanmigo for Teachers, un programa piloto presentado el año pasado por Khan Academy, la organización educativa en línea sin fines de lucro iniciada en 2008 por Sal Khan con la misión de proporcionar educación gratuita de clase mundial para cualquier persona, en cualquier lugar.
Microsoft y Khan Academy anunciaron en Microsoft Build una nueva asociación que tiene como objetivo llevar estas herramientas de IA que ahorran tiempo y mejoran las lecciones a millones de educadores. Al donar el acceso a la infraestructura optimizada para IA de Azure, Microsoft permite a Khan Academy ofrecer a todos los educadores de K-12 en los EE. UU. acceso gratuito al piloto de Khanmigo for Teachers, que ahora contará con la tecnología de Azure OpenAI Service.
Las dos compañías también colaborarán para explorar oportunidades para mejorar las herramientas de IA para la tutoría de matemáticas de una manera asequible, escalable y adaptable con una nueva versión de Phi-3, una familia de modelos de lenguaje pequeños (SLM, por sus siglas en inglés) desarrollados por Microsoft.
Con las herramientas de IA, los profesores tienen más tiempo para dedicar a los estudiantes
«Utilizo Khanmigo para darle vida a mi salón de clases para que sea divertido y atractivo», dijo Higgason. Por ejemplo, en otra clase de Higgason, Khanmigo sugirió explicar las ecuaciones iónicas netas a través de preguntar a los estudiantes si alguna vez habían estado en una fiesta de baile, para comparar los iones con los bailarines que cambian de pareja.
Además de ofrecer planes de lecciones creativos, Khanmigo proporciona una variedad de sugerencias impulsadas por IA y herramientas para maestros que alivian a los maestros de muchas de las cargas administrativas que contribuyen al agotamiento de los maestros. Con un clic en un panel de control en pantalla, en solo unos minutos y, a menudo, menos, los profesores pueden generar planes de lecciones personalizados, sugerir agrupaciones de estudiantes o «subir» o bajar de nivel pasajes de texto para los alumnos que tienen dificultades o necesitan más desafíos. Utilizadas en conjunto, Khan Academy estima que estas herramientas pueden ahorrar a los profesores una media de cinco horas de trabajo a la semana.
«Los docentes están muy sobrecargados de trabajo», dijo Sal Khan, y señala que un número récord de docentes han abandonado la profesión. Los distritos escolares en áreas desatendidas se han visto en especial afectados, y los maestros citan los bajos salarios y las cargas de trabajo inmanejables exacerbadas por la pandemia de COVID-19 como algunas de las principales razones por las que renuncian a la enseñanza. El uso de la IA para la educación no es solo una forma poderosa de ayudar de manera potencial a acelerar el aprendizaje de los estudiantes, dijo Khan, sino que también es una forma de «hacer que la enseñanza sea más sostenible».
Ofrecer experiencias educativas de alta calidad a más alumnos
Aunque ha recibido críticas muy favorables de profesores como Higgason desde su lanzamiento en marzo de 2023, Khanmigo antes costaba a los profesores 4 dólares al mes. Las tarifas cubrieron el costo de desarrollar y probar la nueva tecnología y acceder a los grandes modelos de lenguaje (LLM, por sus siglas en inglés) que impulsan Khanmigo.
Como parte de la nueva asociación, las herramientas para profesores de Khan Academy ahora contarán con la tecnología de Azure OpenAI Service. La donación de infraestructura de Azure por parte de Microsoft permitirá a la organización educativa sin fines de lucro escalar esas herramientas para maestros de manera más amplia y ofrecerlas a todos los maestros de K-12 en los EE. UU. sin costo alguno.
Las compañías también explorarán cómo los modelos de lenguaje pequeños (SLM, por sus siglas en inglés), como la nueva familia de modelos Phi-3 de Microsoft, que pueden funcionar bien para tareas de IA más simples y son más rentables y fáciles de usar que los modelos más grandes, podrían ayudar a mejorar y escalar las herramientas de tutoría de IA. Con ese fin, Khan Academy colabora con Microsoft para explorar el desarrollo de nuevos modelos de lenguaje pequeño de código abierto basados en Phi-3. El objetivo del trabajo exploratorio es habilitar capacidades de tutoría de matemáticas de última generación de una manera asequible y escalable.
Los modelos de lenguaje pequeños ofrecen muchas de las mismas capacidades que se encuentran en los modelos de lenguaje grandes, pero son más pequeños y se entrenan con cantidades más pequeñas de datos. También están diseñados para ser más accesibles y fáciles de usar para organizaciones con recursos limitados.
En virtud de su nuevo acuerdo, Khan Academy también dará a Microsoft acceso a contenido educativo explicativo, como preguntas de problemas matemáticos y respuestas paso a paso, para desarrollar capacidades de tutoría de matemáticas impulsadas por IA a través de Phi-3. Khan Academy también proporcionará retroalimentación continua y datos de evaluación comparativa para evaluar el desempeño. Ninguno de los datos de usuario de Khan Academy se utilizará para entrenar el modelo.
Khan está entusiasmado con la oportunidad de colaborar con Microsoft para entrenar pequeños modelos de lenguaje en la tutoría de matemáticas, un área en la que ve un gran potencial.
Los modelos lingüísticos pequeños no solo son más fáciles de personalizar que los modelos lingüísticos grandes para tareas específicas, como la enseñanza de matemáticas, inglés o química, sino que también son más eficientes. «Si pueden ser comparables a los modelos fronterizos más grandes, pero a un costo mucho menor, eso aumenta de manera drástica la velocidad a la que podemos hacer que esto sea accesible para más personas», dijo Khan.
En el futuro, Khan espera que los modelos de lenguaje pequeños que operan de manera local en un dispositivo (en lugar de en la nube) creen oportunidades para proporcionar herramientas y tutores a los maestros para las escuelas con recursos limitados fuera de los EE. UU. que carecen de infraestructura informática.
Por último, las dos organizaciones también trabajarán para integrar más contenido de Khan Academy en Copilot y Teams for Education, una versión gratuita de la popular aplicación Teams de Microsoft para mejorar la colaboración y el aprendizaje personalizado para satisfacer las necesidades de educadores y estudiantes. La integración hará que la vasta biblioteca educativa de Khan Academy esté disponible para aún más estudiantes, al tiempo que proporcionará contenido de alta calidad a los usuarios de Copilot y Teams for Education.
Tutoría con IA y el método socrático
De vuelta en Hobart, Indiana, los estudiantes de la clase de Higgason, que tienen acceso a un conjunto separado de herramientas de aprendizaje Khanmigo impulsadas por IA a través de su programa de socios Khan Academy Districts, han adoptado su método de tutoría socrática conversacional, caracterizado por preguntas alegres y enérgicas para fomentar el pensamiento crítico de los estudiantes.
También han acogido con beneplácito las sugerencias creativas del asistente de enseñanza de IA para animar las lecciones de química, por lo general ,aburridas que le han ahorrado tanto tiempo a Higgason.
«Usar un malvavisco y un gotero en un laboratorio, no pensé que se pudiera usar eso para mostrar una ley de gases», dijo Madisyn Sanders, una estudiante de segundo año de 16 años. «Fue un experimento muy interesante».
«Khanmigo aprende de la misma manera que yo», agregó Aleksandar Tatum, de 16 años. «Es casi dar los pasos contigo. Te ayuda a construir una conexión para ayudarte a comprender mejor los temas».
El uso de la IA para hacer trampa es una de las principales preocupaciones de muchos padres y profesores, pero hacer trampa es difícil con Khanmigo, ya que no escribe por los estudiantes. En lugar de proporcionar respuestas, Khanmigo hace preguntas y brinda apoyo como lo haría un tutor.
En la clase de inglés, se les pidió a Tatum y a sus compañeros que leyeran «Romeo y Julieta» y luego escribieran una historia que cambiara algunas de las escenas. Tatum le pidió a Khanmigo que describiera una escena que le costaba recordar. «Era una pregunta genuina que tenía sobre el Acto 1 Escena 3», dijo. Pero Khanmigo solo respondió: «Estoy aquí para ayudarte a crear una historia», y Tatum tuvo que volver al texto original para refrescar su memoria.
Cuando Jzehbel García, de 17 años, le pidió a Khanmigo que proporcionara la fórmula de la «molalidad», otro concepto abstracto de la química, Khanmigo respondió con una pista y luego con una pregunta: «¿Qué dos piezas de información crees que necesitas para calcular la molalidad?».
«Lo que es en verdad bueno desde la perspectiva de un maestro, es que no les da respuestas a mis alumnos. Les hace preguntas», dijo Higgason. «La ciencia se trata de hacer preguntas en verdad buenas. Así es como aprendemos, crecemos e innovamos».
Khan Academy también proporciona barandillas y mecanismos de seguridad en Khanmigo. Los mensajes en la parte superior de la pantalla notifican a los estudiantes que su historial de chat y sus actividades son visibles para los padres y maestros. El sistema también marca en automático las preguntas o comentarios de los estudiantes que se consideran problemáticos, para que los maestros puedan revisar y decidir si es necesario hacer un seguimiento con el estudiante.
Uso de las herramientas de Khanmigo para profesores para satisfacer las necesidades únicas de los estudiantes
Antes de que Khanmigo fuera presentado a Hobart en 2023, «sentía que me ahogaba», dijo Stephanie Franco, una especialista en enseñanza que apoya a más de 40 estudiantes que aún aprenden inglés a través de colaborar con más de 70 maestros ubicados en dos edificios diferentes en el campus de la escuela.
Se mostró escéptica sobre la introducción de la IA en las aulas, preocupada, como muchos padres y educadores, de que condujera a trampas.
Pero una vez que descubrió las herramientas de traducción de Khanmigo, «fue un gran avance», dijo Franco. Antes de que Khanmigo estuviera disponible en Hobart, pasaba horas en revisar las tareas de sus estudiantes para cambiar la redacción o el vocabulario que podría resultar desafiante.
Ahora tan solo copia y pega esas tareas en la función de chat de la maestra de Khanmigo y escribe «haz que esto sea comprensible para un estudiante de 7º grado». En cuestión de segundos, dijo, tiene una nueva tarea adaptada a las necesidades de sus alumnos: «Así que en lugar de que mis alumnos no puedan ser incluidos en las mismas tareas que sus compañeros de clase, ya que todavía están en el proceso de aprender inglés, ahora puedo proporcionarles una tarea similar que se adapte más a sus necesidades de aprendizaje».
Además de ofrecer apoyo a los estudiantes multilingües, Franco también enseña inglés como segundo idioma. Una vez más, recurre a Khanmigo para crear planes de lecciones e indicaciones para involucrar a sus estudiantes en la discusión. «Le digo: ‘Ayúdame a encontrar una historia que ayude a mis alumnos con la comprensión lectora’. O puedo contarle a Khanmigo sobre una historia famosa y se inventarán preguntas para hacerles a los niños», dijo.
Hacer preguntas no es algo natural para la mayoría de los estudiantes de secundaria. Escribir también es un desafío para muchos estudiantes, que a menudo no saben por dónde empezar. Ben Horjus, quien enseña escritura y composición de ensayos en Hobart, dijo que muchos estudiantes de secundaria «luchan por elegir un área de enfoque, reconocer fuentes creíbles y sintetizar información para que puedan desarrollar una postura respaldada por la investigación. En este vasto mar de información, es difícil para ellos saber cómo navegar y no sentirse perdidos».
Con estos desafíos en mente, Horjus utiliza varias herramientas para maestros de Khanmigo, incluida la función de «objetivos de aprendizaje», que le brinda ideas para las tareas de los estudiantes junto con actividades y temas de discusión. También le gusta usarlo para desarrollar guías de instrucción para estudiantes individuales o grupos de estudiantes. Y está ansioso por usar la función de «nivelador», que se puede usar para simplificar texto complejo, para desmitificar las partes más desafiantes de «The Crucible», que planea enseñar el próximo otoño.
Cerrar el círculo
En muchos sentidos, dijo Khan, el advenimiento de la enseñanza y el aprendizaje impulsados por IA es un retroceso a los orígenes de la educación, cuando la tutoría 1:1 era la norma. Alejandro Magno, el conquistador macedonio, fue instruido por Aristóteles, el filósofo griego, quien a su vez fue instruido por Platón, quien a su vez fue tutor de Sócrates, quien fue pionero en el método socrático de hacer preguntas para guiar a los estudiantes hacia el conocimiento.
«Se podría imaginar que si el joven Alejandro tuviera dificultades con algún tema, Aristóteles se ralentizaría o aceleraría, o se aseguraría de que este joven que va a ser un futuro rey o emperador se dedicara a su aprendizaje», dijo Khan.
Al asociarse con Microsoft, Khan espera brindar más apoyo a los maestros para que puedan llevar la enseñanza y el aprendizaje personalizados a más aulas, lo que permitirá que muchos más estudiantes algún día ayuden a resolver los desafíos más difíciles del mundo. «Podemos usar las mismas herramientas», dijo Khan, «para tratar a cada niño como un futuro emperador».
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Imagen de portada: Melissa Higgason, profesora de química en la Escuela Secundaria Hobart en Hobart, Indiana, instruye a sus alumnos sobre cómo usar malvaviscos y botellas de agua para comprender un concepto abstracto de química, una idea sugerida por Khanmigo for Teachers, un asistente de enseñanza piloto impulsado por IA. Foto de Scott Eklund para Microsoft.