KANAKAPURA, Karnataka, India – En esta escuela de cinco aulas bordeada por cocoteros, el maestro Ravindra K. Nagaiah tiene hoy una sorpresa para su clase de ciencias de 7º grado.
El tema del día es «Ácidos, bases y sales». Junto con el suministro habitual de tiras de tornasol, ácido clorhídrico y bicarbonato de sodio, Ravindra ha preparado pequeños vasos de precipitados de jugo de la flor de hibisco y de limones. Los estudiantes se amontonan alrededor de la mesa para ver a un estudiante mezclar limón con jugo de jamaica. La solución se vuelve verde, lo que indica acidez. Otro estudiante mezcla bicarbonato de sodio y jugo de hibisco, que se vuelve rosado.
¿Quién sabía, niños, que el jugo de hibisco era un indicador natural del pH?
Ravindra tuvo la idea de la actividad del copiloto de Shiksha, un asistente digital de IA generativa que elabora planes de lecciones, que incluyen actividades, videos y cuestionarios, en minutos. El software está en desarrollo con la Fundación Sikshana, una organización sin fines de lucro, y probado en inglés, así como en el idioma local kannada, por 30 maestros en 30 escuelas en el estado de Karnataka, y los maestros informan resultados prometedores.
El copiloto de Shiksha forma parte del Proyecto VeLLM, la plataforma de Microsoft Research India para desarrollar copilotos especializados de IA generativa que sean accesibles para todos, desde profesores hasta agricultores y propietarios de pequeñas empresas. Shiksha significa educación en sánscrito.
Se basa en el servicio OpenAI de Microsoft Azure y se combina con el plan de estudios y los objetivos de aprendizaje de la escuela. Azure Cognitive Service se usa para ingerir el texto de los libros de texto, incluida la forma en que se organiza el contenido.
Con el copiloto de Shiksha, los investigadores esperan que el ejército de maestros de escuelas públicas de la India pronto pueda tener un descanso, y sus estudiantes puedan disfrutar de lecciones más animadas y ricas.
Desde la perspectiva del profesor, el mayor beneficio es el tiempo que se ahorra en la preparación para la clase. Ravindra, que ha enseñado ciencias y matemáticas en la Escuela Primaria Superior del Gobierno Venkatarayanadoddi durante 15 años, dice que solía pasar hasta 40 minutos en poner el lápiz sobre el papel para escribir un solo plan de lección. «Ahora podemos tener una nueva lección en 10 minutos», dijo.
En esta escuela de cinco maestros y 69 estudiantes, cuyos padres cultivan en su mayoría mangos o crían gusanos de seda para ganarse la vida, los recursos pueden ser escasos. Así que Ravindra modifica el plan según sea necesario. Si no tiene los materiales necesarios para una actividad sugerida, le pide al copiloto de Shiksha otra idea, después de especificarle lo que tiene a mano. Si un video es demasiado largo, pide uno más corto. También puede modificar tareas y hacer preguntas.
«El viejo método de la tiza y la pizarra ya no es suficiente», dijo Ravindra. «El tiempo ahorrado por Shiksha, lo paso con los niños».
Clases de gran tamaño
Crear planes de lecciones siempre ha sido un trabajo laborioso. Un maestro comienza con los planes de estudio del gobierno, por lo general libros de texto, y luego crea uno basado en los recursos de la escuela, la composición de los alumnos y la propia capacidad y experiencia del maestro. Si eso no tiene la suficiente dificultad, ahora intenten captar la atención de una generación alimentada por las redes sociales y los videos en línea.
Aquí, los maestros también lidian con clases más grandes que en otros lugares. En las escuelas primarias indias, hay un maestro por cada 33 estudiantes frente a la media mundial de 23, según datos de la UNESCO de 2020. En China, la proporción es de 1:16; en Brasil, es de 1:20 y en Norteamérica es de 1:14.
En India, a medida que la gente se muda de las aldeas a las ciudades, el tamaño de las clases urbanas puede aumentar a entre 40 y 80 estudiantes, según la Fundación Sikshana, con sede en Bangalore.
A lo largo de los años, eso ha llevado incluso a personas con ingresos mínimos a recurrir a pedir dinero prestado para enviar a sus hijos a escuelas privadas, dijo el CEO Prasanna Vadayar.
Vadayar creció en Karnataka y se mudó a los Estados Unidos para obtener una maestría en ingeniería informática de la Universidad de Texas A&M antes de comenzar un exitoso negocio de software en Austin, Texas. Regresó a la India para dirigir Sikshana en 2007 durante un año sabático. Todavía está aquí.
La misión de la Fundación Sikshana es revertir el éxodo de las escuelas públicas al elevar la calidad de la educación, de forma permanente. «Cuando la gente me pregunta por qué me uní a Sikshana», dijo Vadayar, «les digo ‘que no pregunten».
Sikshana es conocida por sus intervenciones efectivas y de bajo costo que pueden ser adoptadas por el gobierno. Ahora trabaja en seis estados de la India, donde cubre 50 mil escuelas e impacta a tres millones de estudiantes.
Su proyecto Prerana, por ejemplo, brinda oportunidades para que los estudiantes sean líderes de pares y recompensa a los estudiantes por pequeños logros diarios, desde la asistencia regular hasta el buen desempeño académico y deportivo. Los estudiantes reciben estrellas brillantes de papel de aluminio de colores que pueden recolectar y colocar un imperdible en sus camisas, y calcomanías de colores que denotan las lecciones aprendidas. Los niños se motivan y los padres pueden ver con facilidad lo que su hijo ha logrado.
Prerana fue adoptado por el gobierno de Karnataka en 2018 y se implementó en todo el estado.
Hace un par de años, Vadayar se dio cuenta de que los profesores estaban atascados preparándose para las clases y trató de encontrar una solución, pero se dio por vencido, a la espera de la tecnología adecuada. A principios de 2023, cuando Microsoft Research India llamó a la puerta con el copiloto de Shiksha, Vadayar recuerda haber pensado: «¡Boom!».
IA generativa para las masas
En Microsoft, Sikshana encontró un socio con la solución tecnológica que buscaba. En Sikshana, Microsoft encontró una vía para probar la solución en las escuelas y, con suerte, en la adopción masiva, tal vez más allá de la India.
«Este es un problema global», dijo Vadayar. «El ecosistema de aprendizaje no es capaz de mantenerse al día con la tecnología en la clase y los profesores no son capaces de mantener sus habilidades de aprendizaje. Los niños esperan algo más».
Akshay Nambi y Tanuja Ganu son investigadores en el copiloto de Shiksha en Microsoft Research India y han trabajado de manera estrecha en otros proyectos.
«Hace un año, queríamos ver cómo podíamos aplicar GenAI para resolver problemas del mundo real a escala de población», dijo Ganu. Nambi agregó: «El copiloto de Shiksha es un vehículo de investigación para que entendamos cómo los usan los usuarios y obtengamos comentarios de los usuarios para mejorar la experiencia general del copiloto».
Las herramientas de IA generativa se basan en grandes modelos de lenguaje (LLM, por sus siglas en inglés) que sintetizan cantidades masivas de datos para generar texto, código, imágenes y más. Pero los resultados pueden ser imperfectos. En los últimos meses, los investigadores han tratado de mejorar la precisión mediante la adición de conocimientos específicos del dominio, en este caso, el plan de estudios de educación del estado de Karnataka.
Recuperar información de esa base de conocimientos reduce el riesgo de errores, dijo Nambi. Esa información se incorpora al LLM que genera el plan de lección. El copiloto es multimodal, lo que significa que incluye imágenes y vídeo, así como texto, y extrae vídeos disponibles de manera pública de Internet. Por último, los filtros de contenido de Azure OpenAI Service y los mensajes integrados evitan el contenido inapropiado, por ejemplo, cuestiones raciales o relacionadas con la casta. A pesar de todo, el maestro es el «experto en el circuito», dijo Nambi, y los estudiantes no tienen contacto directo con el copiloto de Shiksha.
A finales de diciembre de 2023, la Fundación Sikshana encuestó a los docentes sobre su experiencia con Shiksha. Cinco eran de escuelas urbanas y 25 de escuelas rurales. La mayoría enseñaba en kannada, y solo seis enseñaban en inglés.
La gran mayoría de los encuestados dijo que el copiloto de Shiksha redujo la preparación de su plan de lecciones de una hora o más a entre cinco y 15 minutos y el 90 por ciento dijo que solo necesitaban hacer modificaciones menores, si las hubiera, a los planes generados. Cada maestro generó en promedio de tres a cuatro planes de lecciones cada semana.
«Todas las clases se han comenzado a animar»
Para el pequeño grupo de profesores que prueban el sistema, ya ha comenzado a marcar la diferencia.
La Escuela Primaria Superior del Gobierno Basavanahalli, en la ciudad de Nelamangala, en las afueras de Bangalore, es un edificio en forma de L pintado de naranja y verde lima, con un patio polvoriento donde los alumnos de primero a octavo grado se reúnen y juegan. La escuela tiene 13 profesores, 438 estudiantes y un promedio de 30 alumnos por clase.
La profesora de ciencias y matemáticas Mahalakshmi Ashok, que ha probado el copiloto de Shiksha, dice que le ha liberado tiempo para añadir actividades en clase.
Sentada en la sala de reuniones de los profesores, donde las paredes están forradas con retratos de notables de Karnataka, Mahalakshmi enciende su portátil y abre el copiloto de Shiksha.
La primera página es una serie de campos con menús desplegables: Seleccione el tablero de educación, el medio (inglés o kannada por ahora, con otros idiomas locales por venir), la clase, el semestre, la materia (en la actualidad inglés, matemáticas, ciencias sociales y ciencias) y el tema.
Ella elige Ciencias, escribe «Sistema circulatorio» y selecciona Duración: 40 minutos. Al instante, el copiloto de Shiksha genera un plan de lección, con la opción de generar un PDF, diapositivas de PowerPoint o folletos, junto con actividades, videos y evaluaciones sugeridos. Después de cada subsección, hay una selección de tres emojis para calificar lo que se ha generado.
En el pasado, dijo Mahalakshmi, cuando enseñaba el sistema cardiovascular, podía haber dibujado un diagrama de un corazón en la pizarra y hablar sobre su función. De manera reciente, probó una nueva actividad sugerida por el copiloto de Shiksha. Cada estudiante se puso un dedo en la muñeca para ubicar su pulso y midió los latidos por minuto. Compararon los resultados y discutieron por qué algunos podrían tener un latido cardíaco más rápido o más lento que otros.
Una actividad sugerida por el copiloto, un laboratorio de tipificación sanguínea, estaba fuera de discusión. Pero otra actividad, como tomarse la presión arterial, podría ser posible. Mahalakshmi cree que la próxima vez podría traer un brazalete de presión arterial de casa para que los niños lo prueben.
«Es obvio que les gustan estos experimentos», dijo Mahalakshmi, quien ha enseñado durante 20 años y también es el actual director interino de la escuela. «Todas y cada una de las clases se han comenzado a animar. El aprendizaje se ha vuelto más fácil».
En una reciente clase de ciencias sobre «Separación de sustancias», trajo pequeñas bolsas de arroz, trigo, arena y agua para ilustrar la lección. La clase de 6º grado, que vestía uniformes completamente blancos, las niñas con el cabello en trenzas enrolladas, ya conocían los conceptos. Gritaron al unísono mientras Mahalakshmi hacía los movimientos: «¡Selección a mano! ¡Aventamiento! ¡Sedimentación! ¡Filtración!», etcétera.
Cuando se le preguntó si había enseñado de esta manera antes, dijo «No», ladeó la cabeza y agregó: «Porque tengo más tiempo, ¿no?».
Más allá de los planes de estudio
La siguiente fase es expandir el programa piloto a 100 escuelas para el final del año académico en marzo, dijo Smitha Venkatesh, directora de programas de la Fundación Siksana. Luego, a partir de abril, el equipo comenzará a seleccionar los planes de lecciones mejor calificados, para que los maestros puedan modificar los planes existentes en lugar de tener que crear otros nuevos.
Smitha, quien se unió a Sikshana hace 11 años después de estudiar y trabajar en los EE. UU., dijo que ha llegado a comprender los innumerables desafíos que enfrentan los maestros.
«Existe la percepción de que las escuelas públicas no son buenas», dijo. «Pero reconocemos que los maestros hacen mucho más que solo enseñar. No solo hay que asegurarse de que los estudiantes aprendan, sino también de que obtengan sus uniformes, se aseguren de que coman, realicen un censo, etc. El copiloto de Shiksha puede ayudar a los profesores a rendir mejor dentro de las limitaciones de tiempo».
Tal vez en el futuro, el copiloto de Shiksha también pueda ayudar con otras tareas, como programar clases o realizar un seguimiento del aprendizaje, dijo Smitha. Tal vez también pueda ayudar a los estudiantes que tienen dificultades.
«La IA es emocionante, sí», dijo. «Pero al final del día, ¿puede ayudar al maestro y puede ayudar al niño?»
Imagen de portada: El profesor Ravindra K. Nagaiah con su clase de ciencias de 7º grado en la Escuela Primaria Superior del Gobierno Venkatarayanadoddi en Kanakapura, estado de Karnataka, India. Foto de Selvaprakash Lakshmanan para Microsoft.