Kecerdasan buatan dalam pendidikan K-12: Menjelajahi peluang dan hambatan

Kehadiran kecerdasan buatan (AI) di semua bidang kehidupan kita telah berkembang secara signifikan dalam beberapa tahun terakhir. Pertumbuhan ini menjadi pendorong bagi kami untuk melakukan investigasi tentang bagaimana AI saat ini memberikan peluang untuk memperluas dan meningkatkan pembelajaran di sekolah-sekolah tingkat K-12 (dari taman kanak-kanak hingga sekolah menengah atas). Untuk lebih memahami bagaimana AI saat ini digunakan di sekolah-sekolah K-12, kami meninjau 169 penelitian yang diterbitkan dari tahun 2011-2021 untuk memeriksa kemampuan pendidikan yang dapat diberikan oleh AI di lingkungan K-12. Selain itu, kami juga memeriksa tantangan terkait penggunaan AI. Terakhir, kami membuat rekomendasi untuk penelitian di masa depan guna memastikan bahwa penggunaan AI di lingkungan K-12 berjalan efektif. Penelitian kami mengungkapkan bahwa terdapat tiga kategori utama manfaat pendidikan: pedagogi, administrasi, dan konten materi pelajaran.

Pedagogi

Penggunaan AI secara pedagogis melibatkan penggunaan AI untuk metode pengajaran dan pembelajaran (Gambar 1). Beberapa contoh manfaat AI pedagogis saat ini meliputi (1) Penggunaan game dengan sistem umpan balik otomatis. (2) Penggunaan tutor cerdas di mana karakter komputer 3D selalu ada di layar, berbicara dengan suara manusia yang direkam yang bertindak sebagai tutor manusia. (3) Mentoring, di mana AI memberikan bimbingan karier kepada siswa, karena mereka bekerja dengan ilmuwan sungguhan. (4) Pembelajaran yang dipersonalisasi, di mana siswa menerima materi pembelajaran remedial individual yang dihasilkan oleh sistem pakar berdasarkan nilai pre-test konsep siswa. (5) Simulasi, di mana siswa belajar tentang gravitasi dan gerakan planet dalam simulasi interaktif seluruh tubuh yang imersif. (6) Laboratorium jarak jauh yang memungkinkan siswa untuk menggunakan laboratorium jarak jauh di mana siswa dapat mengevaluasi fenomena sambil belajar di rumah dan melakukan eksperimen laboratorium secara langsung. Ini adalah contoh-contoh AI yang memperluas dan meningkatkan pedagogi praktik terbaik yang sudah terkenal. Harapan kami untuk masa depan adalah para pendidik akan melampaui praktik-praktik masa lalu, memeriksa pendekatan pedagogis alternatif yang kini telah disediakan oleh AI, dan bergerak lebih dari sekadar menggunakan teknologi abad ke-21^st , dengan praktik pengajaran abad ke-20^th, .

Administrasi

Kategori kedua dari manfaat pendidikan di K-12 adalah administrasi. Ini melibatkan penggunaan AI dalam sistem manajemen pendidikan (Gambar 2). Beberapa contoh manfaat administrasi meliputi: (1) Menggunakan alat diagnostik untuk memberikan pengenalan yang tepat waktu terhadap gangguan bicara pada siswa sekolah dasar. (2) AI dapat membantu memprediksi potensi kesulitan dalam pengembangan keterampilan menulis dan memperjelas penyebab dan karakter dari kesulitan tersebut. (3) Sistem pelacakan siswa dapat membantu guru dalam memantau aktivitas siswa, menginformasikan intervensi secara real-time, dan meninjau pencapaian siswa untuk membantu perencanaan pelajaran di masa depan. (4) Alat penilaian dapat menyediakan sistem evaluasi esai otomatis yang menggabungkan atribut semantik yang dangkal dan mendalam dari esai. (5) Penggunaan AI secara manajerial yang komprehensif memungkinkan analisis data siswa untuk mengidentifikasi faktor-faktor yang mempengaruhi keberhasilan atau kegagalan siswa. Aplikasi AI ini memiliki potensi untuk meningkatkan pendidikan K-12.

Konten Materi Pelajaran

Kategori ketiga dari manfaat pendidikan di K-12 adalah dalam konten materi pelajaran. Penggunaan AI ini memberikan dukungan pengajaran dan pembelajaran yang secara langsung terhubung dengan disiplin ilmu. Sebagian besar penelitian menyelidiki penggunaan AI dalam mengembangkan keterampilan menulis dan memperoleh bahasa asing (Gambar 3). Penggunaan AI yang meluas dalam menulis dan bahasa asing dapat dijelaskan oleh kapasitas teknologi untuk berinteraksi secara efektif dengan pengetahuan dan sistem rutin yang ditemukan dalam teks tertulis dan bahasa. Selain itu, kemampuan menulis dan berbahasa merupakan kemampuan dan pengetahuan yang dapat diterapkan di berbagai bidang akademis. Hasilnya, pertumbuhan alat ini memiliki aplikasi yang lebih luas.

Berbagai tantangan

Meskipun AI memiliki kapasitas untuk memperluas dan meningkatkan pendidikan K-12, ada banyak tantangan yang perlu dipertimbangkan. Penelitian kami mengidentifikasi tiga tantangan utama. Tantangan-tantangan tersebut adalah (1) teknologi itu sendiri, baik perangkat keras maupun perangkat lunak, (2) penggunaan teknologi yang sebenarnya, dan (3) etika. Tantangan dalam teknologi termasuk persyaratan dan keterbatasan teknologi, kemudahan penggunaan, dan desain program. Penggunaan teknologi yang sebenarnya memberikan tantangan terkait kurangnya keterampilan teknologi baik dari pihak guru maupun siswa, ketidakmampuan atau kesulitan untuk memecahkan masalah ketika masalah tersebut muncul, dan kurangnya pemahaman tentang bagaimana menggunakan teknologi secara efektif. Masalah etika termasuk masalah privasi dan potensi bias yang ada di dalam AI.

Penelitian di Masa Depan

Temuan penelitian kami mendorong kami untuk mengusulkan empat area yang dapat membantu membuat penggunaan AI di lingkungan K-12 menjadi lebih efektif. Pertama, untuk lebih memahami AI dan bagaimana AI dapat diintegrasikan ke dalam pengajaran dan pembelajaran, para pendidik harus memperluas pengembangan profesional mereka untuk memeriksa penggunaan AI dalam pendidikan. Akan sangat bermanfaat bagi para peneliti untuk membuat kerangka kerja untuk integrasi AI dan melihat praktik terbaik untuk dijadikan contoh bagi para guru. Kedua, banyak bidang topik, termasuk seni, geografi, dan sejarah, yang kurang terwakili dalam distribusi studi AI. Para peneliti dapat menyelidiki kemungkinan penggunaan AI di bidang-bidang ini. Ketiga, data menunjukkan bahwa guru dan siswa merupakan fokus utama penelitian AI. Peneliti di masa depan dapat memeriksa bagaimana AI dapat membantu administrator, terutama dalam memeriksa kumpulan data yang besar. Terakhir, pendekatan penelitian yang paling banyak digunakan untuk AI di K-12 adalah pendekatan kuantitatif. Komunitas ilmiah akan mendapat manfaat dari investigasi yang bersifat kualitatif untuk menawarkan jenis penelitian lain tentang penggunaan AI dalam pengaturan K-12.

Penelitian kami telah memberikan informasi tentang kemungkinan dan tantangan penggunaan AI dalam pendidikan K-12. Penelitian ini memberikan informasi berharga bagi para peneliti, pendidik, dan administrator tentang penggunaan AI dalam pendidikan dan batu loncatan untuk penelitian lebih lanjut tentang AI dalam konteks ini.

🔬🧫🧪🔍🤓👩‍🔬🦠🔭📚

Referensi jurnal

Crompton, H., Jones, M. V., & Burke, D. (2022). Affordances and challenges of artificial intelligence in K-12 education: a systematic review. Journal of Research on Technology in Education, 1-21. https://doi.org/10.1080/15391523.2022.2121344