Toàn cảnh AI trong ngành giáo dục

Trí tuệ nhân tạo (Artificial Intelligence – AI) đang bùng nổ và có khả năng làm thay đổi mọi mặt trong đời sống nhân loại. Giáo dục cũng không nằm ngoài làn sóng này khi thụ hưởng nhiều thành quả của AI: từ đổi mới giáo dục, nâng cao chất lượng hướng đến sự phát triển bền vững trong kỷ nguyên mới.

Trí tuệ nhân tạo đang từng bước thay đổi cách chúng ta dạy và học. Các công cụ hỗ trợ bởi AI giúp giáo dục hiệu trở nên quả hơn, được cá nhân hóa và dễ tiếp cận hơn. Để ứng dụng AI một cách hiệu quả và bền vững, cần có một cái nhìn tổng quan về AI trong ngành giáo dục, từ việc hiểu về AI và những thay đổi tích cực mà AI đem lại cho giáo dục, những thách thức, rào cản khi ứng dụng AI vào giáo dục, từ đó, đề xuất một số giải pháp chủ yếu để khắc phục khó khăn, góp phần từng bước hiện thực hóa tiềm năng của AI trong ngành giáo dục. 

“2 tỉ đô đã được đầu tư vào việc ứng dụng AI trong lĩnh vực giáo dục vào năm 2020 bất chấp bối cảnh đại dịch COVID phức tạp.” (CoE)

“Dự đoán tỉ lệ tăng trưởng kép (Compound Annual Growth Rate – CAGR) về AI trong giáo dục toàn cầu là 36% từ năm 2022 đến năm 2030.” (Theo Grand View Research)

1. AIEd – Từ những dấu chân đầu tiên

Ra đời vào khoảng những năm 1970, Trí tuệ nhân tạo trong giáo dục – Artificial Intelligence in Education (AIEd) tập trung nghiên cứu, phát triển và đánh giá phần mềm máy tính để cải thiện việc giảng dạy và học tập. AIEd được gắn lên mình một mục tiêu dài hạn là thu thập phản hồi của người học, đánh giá năng lực và nguyên nhân yếu kém, từ đó cá nhân hoá cho một người hoặc nhóm người học. Bên cạnh đó, AI cũng được kỳ vọng sẽ sử dụng để để tìm hiểu các lý thuyết dạy – học (Beverly Park Woolf, 2015).

Nếu như AI đặt học máy và trí thông minh giống con người làm trọng tâm, thì giáo dục chú trọng bồi dưỡng năng lực học tập và trí tuệ con người. Kiến thức AIEd giúp thu hẹp khoảng cách này bằng cách cung cấp các kỹ thuật để thúc đẩy các tương tác hiệu quả và thông minh hơn với con người nhằm cải thiện kết quả giáo dục. Bằng việc nghiên cứu, triển khai các sản phẩm sử dụng trí tuệ nhân tạo như hiện nay, quá trình dạy và học đã bước đầu có những chuyển biến tích cực.

Từ năm 2014, Singapore đã khởi xướng và từng bước xây dựng chiến lược “Quốc gia thông minh” nhằm tận dụng AI để tuỳ và cải thiện chất lượng giáo dục cho mọi học sinh. Ở Hàn Quốc, giáo viên đã có thể sử dụng các hệ thống dựa trên AI để điều chỉnh bài tập về nhà dựa trên trình độ học vấn của học sinh. Trong khi đó, Công ty công nghệ giáo dục Embibe ở Ấn Độ sử dụng AI để giải thích các khái niệm khoa học và toán học phức tạp. AI cũng được tích hợp vào hệ thống giáo dục thông qua các khóa học trực tuyến miễn phí và các nền tảng phản hồi ngay lập tức như ViLLE tại Phần Lan.

Tại Việt Nam, Chiến lược quốc gia và nghiên cứu, phát triển và ứng dụng Trí tuệ nhân tạo đến năm 2030 theo Quyết định số 127/QĐ-TTg ngày 26/01/2021 của Thủ tướng Chính phủ đã giao bộ Giáo dục và Đào tạo chủ trì, phối hợp với các bộ có liên quan thực hiện các nhiệm vụ về Trí tuệ nhân tạo đến năm 2030. Trong đó, một trong những nhiệm vụ trọng tâm, then chốt chính là thúc đẩy phát triển và triển khai các ứng dụng Trí tuệ nhân tạo trong lĩnh vực giáo dục.

Việc ứng dụng AI cho học sinh trong giáo dục diễn ra trên ba “mặt trận” chính gồm: sử dụng robot dạy học, phát triển trí tuệ nhân tạo và xây dựng các giải pháp phần mềm giáo dục. 

Trên thực tế, AI đang thay đổi ngành giáo dục và mang lại nhiều cơ hội trải nghiệm mới cho ngành giáo dục.

2. Đến những bước tiến vượt trội trong giáo dục

Bằng những khả năng ưu việt, AI đã mở ra một chương mới cho ngành giáo dục với khả năng ứng dụng cực kỳ đa dạng của mình. Cụ thể:

2.1.Cá nhân hoá lộ trình học

Các nền tảng hay ứng dụng dựa trên AI có khả năng thu thập và phân tích dữ liệu của học sinh về sự tương tác với các bài giảng, về thời gian hoàn thành bài tập, kết quả bài kiểm tra và thành tích tổng thể để hiểu được thái độ, hành vi và nhu cầu của mỗi học sinh. Dựa trên những dữ liệu này, các công cụ AI sẽ tiến hành thiết kế và cá nhân hoá lộ trình học cho học sinh, đồng thời, điều chỉnh chúng dựa trên thời gian thực (real-time) sao cho phù hợp với sự tiến bộ của người học.

Tháng 1/2020, ứng dụng học tập Vioedu – trợ lý học tập thông minh phát triển bởi Tập đoàn FPT ra đời. Đây là một trong những ví dụ điển hình về nỗ lực đưa trí tuệ nhân tạo đến gần với học sinh Việt Nam hơn, đặc biệt là tính năng cá nhân hoá lộ trình học tập cho từng học sinh. Vioedu có khả năng tạo ra hàng trăm nghìn lộ trình học tập và luyện thi cá nhân khác nhau cho từng bạn học sinh. Dựa trên câu trả lời của học sinh, hệ thống sẽ chấm điểm, đo lường mức độ hiểu bài của từng môn, từ đó đưa ra một “bản đồ năng lực” riêng cho người dùng, chỉ rõ điểm mạnh, kiến thức còn yếu, cần phải luyện tập nhiều hơn.

Vioedu có khả năng tạo ra hàng trăm nghìn lộ trình học tập và luyện thi cá nhân khác nhau cho từng bạn học sinh.

Giống như một chiếc “la bàn”, Vioedu sẽ gợi ý cho người dùng hướng học tập và ôn thi đúng đắn nhất, chỉ tập trung vào kiến thức trọng tâm, kiến thức còn thiếu sót, tránh học lan man, tốn thời gian.

2.2.Dự đoán kết quả học tập

AI hoàn toàn có thể được ứng dụng trong giáo dục để phát huy khả năng dự đoán kết quả học tập. Giải pháp này được phát triển dựa trên khả năng máy học (Machine Learning), xử lý dữ liệu được thu thập trước đó về kết quả học tập của sinh viên dựa trên các tiêu chí: hiệu suất, thái độ, điều kiện xã hội và phân loại chúng thành các mẫu khác nhau. Sau đó, các thuật toán sẽ đưa ra so sánh và xác định mối quan hệ giữa người học và các đặc điểm điển hình liên quan tới kết quả học tập của học sinh. Từ đó, mở ra cơ hội để giáo viên lựa chọn phương pháp và chương trình giảng dạy tốt nhất dựa trên kỹ năng và nhu cầu của học sinh. Hoặc, thậm chí xác định trước học sinh có nguy cơ… bỏ học hoặc không tốt nghiệp đúng thời gian do điểm số thấp, học lực kém, thường xuyên vắng mặt, đi học muộn và hỗ trợ học sinh trước khi quá muộn.

2.3.Tự động hoá các tác vụ của giáo viên

Trí tuệ nhân tạo có thể thay thế giáo viên thực hiện những công việc lặp đi lặp lại và tốn kém nhiều thời như đánh giá bài kiểm tra bằng phần mềm chấm điểm, tiết kiệm thời gian tương tác với học sinh. Ngoài ra, AI hiện nay đã có những bước tiến xa hơn nữa khi ứng dụng mô hình ngôn ngữ lớn (LLM) cho phép xử lý ngôn ngữ một cách tự nhiên, áp dụng hiệu quả trong việc kiểm tra, đánh giá các câu trả lời tự luận và bài luận ngắn cũng như kỹ năng viết của học sinh, sinh viên. (Theo McKinsey & Company – How artificial intelligence will impact K-12 teachers).

2.4.Tối ưu quản trị công việc hành chính

Các tổ chức giáo dục có thể sử dụng AI để tự động hóa nhiều hoạt động hành chính, bao gồm xử lý đơn đăng ký của sinh viên, tuyển sinh, quản lý cơ sở, thủ tục nhân sự, tuyển dụng,… Đây là một trong những yếu tố mang tính quyết định trong việc cắt giảm chi phí, nâng cao hiệu quả quản lý và cải thiện khả năng đáp ứng nhu cầu của sinh viên. 

2.5.Hỗ trợ học tập cho những học sinh “đặc biệt”

Một trong những ứng dụng có ý nghĩa nhân văn mà AI mang lại chính là khả năng hỗ trợ học tập cho những học sinh “đặc biệt”. Cụ thể, các trợ lý AI có thể cung cấp lộ trình học và hệ thống bài tập phù hợp để học sinh khuyết tật có cơ hội được hưởng nền giáo dục tốt nhất có thể. Điển hình như phần mềm chuyển văn bản thành giọng nói được hỗ trợ bởi AI, có thể đọc to nội dung giảng dạy, giúp học sinh khiếm thị một cơ hội học tập bình đẳng như bao học sinh khác.

2.6.Hỗ trợ hoạch định tài nguyên

Ngoài việc nâng cao kết quả học tập, AI còn có thể hợp lý hóa việc quản lý cơ sở hạ tầng cho các trường học. Ví dụ: AI có thể thực hiện các nhiệm vụ hoạch định các nguồn lực như tính toán đúng lượng thực phẩm, tài liệu học tập hoặc văn phòng phẩm và đảm bảo được mua và giao kịp thời. 

2.7.Hỗ trợ thiết kế bài giảng

Xây dựng một chương trình giảng dạy có lẽ luôn là một trong những nhiệm vụ không hề đơn giản đối với các nhà quản lý giáo dục, bởi nền tảng kiến thức là yếu tố cần đổi mới liên tục. AI không những được đánh giá cao trong việc hoạch định các lộ trình học cá nhân hoá, mà còn hỗ trợ xử lý lượng dữ liệu khổng lồ về sự tiến bộ, sở thích, năng lực và cả những rào cản trong học tập của học sinh trong một năm nhất định, từ đó, tư vấn cho giáo viên hay các nhà quản lý cách để nâng cao hiệu quả chương trình giảng dạy trên quy mô lớn. 

Các thuật toán AI có thể xác định các mô hình và xu hướng, đánh giá tính hiệu quả của các phương pháp sư phạm nhất định và dự đoán kết quả của các chiến lược giáo dục khác nhau.

2.8.Hỗ trợ liên tục trong quá trình học

Sự kết hợp giữa học tập thích ứng dựa trên học máy (Machine Learning) và xử lý ngôn ngữ tự nhiên khiến cho trợ lý ảo ngày càng trở nên cực kỳ linh hoạt và là “đồng minh” quý giá cho người học. Chatbots và các công cụ trí tuệ nhân tạo tổng hợp hoạt động không ngừng nghỉ 24/7, cung cấp thông tin cho học sinh, phản hồi và hỗ trợ bất cứ khi nào có câu hỏi, đồng thời giúp học sinh theo kịp việc học.

3. Những công nghệ AI nổi bật hiện nay

Có rất nhiều công nghệ, phần mềm ứng dụng AI đã và đang được phát triển để phục vụ nhu cầu dạy – học và quản lý trong ngành giáo dục, có thể kể đến:

3.1.AI hỗ trợ người học

• Công cụ học tập thích ứng
• Công cụ đo lường sự chú ý, đồng cảm và cảm xúc
• Chatbot trợ lý ảo
• Công cụ đánh giá bài viết tự động
• Nền tảng học tập được cá nhân hóa
• Ứng dụng học ngôn ngữ thông minh
• Nền tảng quản lý nội dung được cá nhân hóa

Những công cụ AI đã được ứng dụng vào giáo dục hiện nay có thể kể đến những cái tên quen thuộc như nền tảng Got It, Chat GPT, Khan Academy, Vioedu,… Đây là những công cụ góp phần truyền cảm hứng dạy và học, phát triển tư duy, logic, trau dồi khả năng đặt vấn đề, tư duy phản biện và giải quyết vấn đề một cách độc lập của học sinh.

3.2.AI hỗ trợ giáo viên

• Công cụ quét website
• Lên lịch và lập kế hoạch khóa học thông minh
• Giải pháp chấm điểm bài tập tự động
• Công cụ quản lý lớp học
• Công cụ thiết kế chương trình giảng dạy
• Nền tảng phân tích tiến bộ của học sinh

Điển hình của những công cụ AI hỗ trợ giáo viên này có thể kể tới hình thức điểm danh bằng nhận diện khuôn mặt hiện đang được áp dụng ở nhiều trường, như: Trường Đại học FPT, Trường Cao đẳng thực hành FPT Polytechnic, Trường Đại học Quốc tế Hồng Bàng,…

3.3.AI hỗ trợ thể chế, chính sách

• Nền tảng quản lý tuyển sinh
• Chatbot hỗ trợ cảm xúc
• Hệ thống hoạch định tài nguyên
• Công cụ dự đoán khả năng thôi học của học sinh
• Công cụ dự báo và quản lý tuyển sinh
• Công cụ an toàn và bảo mật trong khuôn viên trường

Hiện nay, các AI hỗ trợ thể chế, chính sách nổi bật được ứng dụng tại Việt Nam có thể kể tới các nền tảng quản lý tuyển sinh. Năm 2023, Sở GD&ĐT Thành phố Hồ Chí Minh đã sử dụng AI để hỗ trợ phụ huynh, học sinh đăng ký nguyện vọng vào lớp 10. Theo đó, hệ thống cung cấp đầy đủ thông tin của các trường THPT trên địa bàn, từ chương trình học, điểm chuẩn, chỉ tiêu tuyển sinh qua các năm… Thông qua đó, AI sẽ phân tích, đánh giá cho ra kết quả những trường THPT phù hợp với năng lực học tập cũng như địa bàn cư trú. 

4. 03 ứng dụng thực tiễn điển hình của AI trong giáo dục

Case study 01: Ứng dụng học ngôn ngữ của Duolingo là một ví dụ điển hình về nền tảng học tập dựa trên AI tích hợp bot thông minh để tương tác với học sinh. Gia sư hay linh vật nổi tiếng của Duolingo là một con cú xanh vui vẻ nhưng kiên định, với khả năng thúc đẩy người dùng tham gia học tập hàng ngày một cách “đặc biệt”.

Bên cạnh đó, các phương pháp học tập được cá nhân hóa của Duolingo bao gồm bài kiểm tra định vị ban đầu để xem xét các kỹ năng của người dùng và điều chỉnh dần độ khó của các hoạt động được đề xuất dựa trên hiệu suất và kết quả đạt được trước đó. Mục tiêu cuối cùng là duy trì mức độ thử thách tối ưu và thu hút người học tham gia, cũng nhờ vào hệ thống khen thưởng dựa trên điểm số.

Case study 02: Dựa trên nền tảng OpenAI, Khan Academy (Một nền tảng học trực tuyến) đang thử nghiệm mô hình gia sư AI có tên “Khanmigo”. Thay vì trả lời trực tiếp và giải luôn bài tập cho học sinh, công cụ này đưa ra các gợi ý, kiến thức liên quan tới vấn đề, từ đó giúp các em tìm được hướng giải quyết. Ngoài ra, giáo viên và phụ huynh được trao quyền để giám sát nội dung trao đổi giữa học sinh với AI, đảm bảo các em sử dụng đúng mục đích học tập. Có thể coi đây là cách AI vừa hỗ trợ việc học, lại không khiến học sinh mất đi động lực. 

Khamigo phát triển bởi Khan Academy.

Case study 03: StepWise là một nền tảng giáo dục dựa trên AI được phát triển bởi Querium có trụ sở tại Hoa Kỳ với sứ mệnh cách mạng hóa cách học sinh học các môn STEM. Nền tảng này sử dụng các phân tích dựa trên AI để đánh giá chính xác sự tiến bộ của học sinh trong một môn học nhất định và cung cấp các hướng dẫn được cá nhân hóa dựa trên nhu cầu học tập của cá nhân học sinh.

Nền tảng này cũng sử dụng thuật toán học máy để giải đáp các khái niệm khó và giúp học sinh hiểu rõ hơn về chúng. StepWise cung cấp một bộ công cụ toàn diện, ví dụ như các bài học tương tác, câu đố thích ứng và phản hồi theo thời gian thực, để đảm bảo rằng học sinh luôn tham gia xuyên suốt buổi học của mình.

5. Những thách thức và giải pháp đề xuất khi ứng dụng AI trong giáo dục

Sự phát triển của AI có thể đe dọa đến sự tồn tại và làm chủ thế giới của loài người, con người có thể trở thành loại thông minh thứ hai trên Trái đất. Trong lĩnh vực giáo dục, bên cạnh những tác động tích cực như đã nêu trên, AI cũng tiềm ẩn những thách thức, khó khăn khi ứng dụng trong thực tiễn.

5.1.Mối lo ngại về quyền riêng tư dữ liệu

Thông thường, các ứng dụng trí tuệ nhân tạo yêu cầu bộ dữ liệu lớn để có thể hoạt động một cách hiệu quả. Đây cũng là nguyên nhân dẫn tới những nguy cơ đối với tính bảo mật và quyền riêng tư thông tin của học sinh.

Đề xuất: Các cơ sở giáo dục nên có các chính sách và thủ tục rõ ràng để bảo vệ quyền riêng tư về dữ liệu của học sinh, chẳng hạn như xác thực người dùng, quyền truy cập hạn chế vào thông tin nhạy cảm và mã hóa dữ liệu được lưu trữ.

5.2.Chi phí triển khai

Việc xây dựng và triển khai rộng rãi các công cụ AI có thể tốn kém cho trường học do chi phí phát triển phần cứng và phần mềm không nhỏ, kèm theo đó là thời gian và chi phí đào tạo nhân lực trong việc vận hành, ứng dụng các phần mềm công nghệ mới.

Đề xuất: Trường học, các tổ chức giáo dục có thể cắt giảm chi phí ứng dụng AI bằng cách chọn mua các giải pháp có sẵn thay vì xây mới hoàn toàn. Trường học cũng có thể làm việc với các nhà cung cấp phần mềm, các công ty Edtech để hưởng các ưu đãi, chiết khấu dành riêng cho các tổ chức giáo dục, từ đó giúp việc triển khai ứng dụng AI trong dạy và học trở nên tiết kiệm thời gian và chi phí hơn.

5.3.Thiếu chuyên môn kỹ thuật

Một trong những thách thức lớn trong việc triển khai rộng rãi AI trong trường học nằm ở việc các thầy cô giáo thường chưa được trang bị đầy đủ các kỹ năng về AI, cũng như các kỹ năng kỹ thuật cần thiết để sử dụng AI trong lớp học.

Đề xuất: Để giải quyết thách thức này, các tổ chức nên đầu tư vào đào tạo giáo viên và nhân viên về việc sử dụng AI công nghệ.

Cụ thể, để có thể sử dụng các công cụ/nền tảng hỗ trợ bởi AI một cách hiệu quả, giáo viên cần trang bị những kỹ năng sau (Luckin và Cộng sự, 2016): 

– Hiểu rõ về những cơ hội, điều kiện mà các hệ thống/nền tảng hỗ trợ bởi AI có thể mang tới và giúp cho quá trình dạy học trở nên hiệu quả hơn. 

– Các kỹ năng nghiên cứu, phân tích dữ liệu; kỹ năng quản lý mới để có thể quản lý được nguồn nhân lực và AI theo ý muốn chủ quan.

– Giúp người học có được những kỹ năng và năng lực mà máy móc không thể thay thế được.

5.4.Lạm dụng AI 

Bên cạnh những lợi ích không thể phủ phận, thì dư luận cũng dấy lên lo ngại về việc học sinh, sinh viên có thể sử dụng Chat GPT của OpenAi và các công cụ tương tự để gian lận, đạo văn, hoặc sử dụng Chat GPT để truyền bá các thông tin sai lệch, giả mạo. Ngoài ra, còn có những lo ngại xoay quanh việc những ứng dụng dạy học công nghệ hỗ trợ bởi AI sẽ thay thế vị trí của giáo viên trên bục giảng.  

Đề xuất: Ban hành các hướng dẫn liên quan đến việc sử dụng AI đúng cách, hiệu quả mà không “giết chết sự sáng tạo” đối với học sinh. Đồng thời, cung cấp cho giáo viên các công cụ hữu ích trong việc sàng lọc, đánh giá nội dung và phát hiện đạo văn, thông tin sai lệch. Bên cạnh đó, đưa ra những khuyến nghị về việc các trường học không nên coi AI là sự thay thế cho giáo viên, ngược lại, khai thác các công cụ AI như một sự bổ sung, hỗ trợ, trong đó, giáo viên, giảng viên đóng vai trò là người hướng dẫn học sinh sử dụng các công cụ AI trong học tập đúng cách. 

6. Tương lai của một nền giáo dục gắn liền với AI 

Đối với giáo dục nói chung, việc ứng dụng AI sẽ là một hướng đi cần được thúc đẩy mạnh mẽ trong thời gian tới, vì những tính tích cực mà AI mang lại, trong đó nổi bật là công nghệ giảm thiểu những thủ tục hành chính, những công việc chiếm nhiều thời gian của giảng viên như chấm bài, điểm danh… với AI, mọi việc có thể được tự động hóa. 

Học sinh sẽ trở thành trung tâm của hệ sinh thái học tập trong tương lai.

Trong tương lai, cá nhân hóa chương trình học tập và sự xuất hiện của “gia sư ảo/trợ lý ảo” sẽ góp phần tạo ra những sự khác biệt trong nền giáo dục; Học sinh sẽ trở thành trung tâm của hệ sinh thái học tập và là động lực phát triển liên tục, bền vững của hệ sinh thái; Là nơi trí tuệ nhân tạo mang đến cơ hội trao quyền cho người học hiện đại thông qua việc hợp lý hoá thông tin từ nhiều nguồn khác nhau và tiết kiệm thời gian học tập quý báu. Ở đó, AI không đơn thuần là một công cụ của học sinh, sinh viên, mà còn là chất xúc tác nuôi dưỡng tư duy hợp tác, phản biện và định hình bối cảnh giáo dục. 

Bên cạnh đó, không thể bỏ qua việc hoàn thiện các chính sách, đảm bảo sự công bằng và đồng bộ khi phát triển AI trong giáo dục. Đồng thời, nghiên cứu kỹ lưỡng về quy trình giáo dục và nâng cao năng lực của đội ngũ giáo viên để có thể ứng dụng hiệu quả AI trong giáo dục. 

Và hơn bao giờ hết, khi đó, công nghệ giáo dục (Edtech) sẽ đóng vai trò là cầu nối, đưa trí tuệ nhân tạo đến gần hơn với giáo dục hiệu quả, góp phần hiện thực hóa tiềm năng của AI trong giáo dục và “mở khoá” cánh cửa bước vào tương lai.