Laat robots taken overnemen die leraren niet graag doen
Hoe ziet het onderwijs van de toekomst eruit? Gaan robots straks alle proefwerken en opdrachten nakijken, in plaats van leraren van vlees en bloed? 'Of er straks robotjes door het klaslokaal banjeren, is de vraag', glimlacht Roland Klemke, hoogleraar Technologie ondersteunend leren en innoveren in het hoger onderwijs, 'maar in het onderwijs voltrekt zich de laatste jaren wel een revolutie'
'Steeds meer onderwijstaken kunnen worden overgenomen door kunstmatige intelligentie', vervolgt Klemke: 'AI kan bijvoorbeeld leemten in kennis opsporen en studie-aanbevelingen doen voor individuele leerlingen. Zo van: Hey, kijk, Robert en Marieke hebben moeite met opdracht X, je kunt deze oefeningen toevoegen. De leraar hoeft dan niet naar alle details in de opdrachten te kijken, maar controleert de data en het signaal van de AI. Bij de Open Universiteit doen we dit al via online proctoring tentamens die studenten thuis doen. AI kan studenten ook groeperen op basis van vaardigheden, zodat ze van elkaar kunnen leren.'
Overheadtaken dragen niet bij aan een goede les
Bijna alle scholen in Nederland hebben toegang tot digitale leeromgevingen waarmee ze lesmaterialen delen, oefeningen doen of met leerlingen buiten lessen communiceren. In de ideale toekomst gaat AI volgens Klemke docenten nog meer ondersteunen. 'Bijvoorbeeld bij alle saaie en tijdrovende taken die ze niet graag doen: toetsen nakijken, opgaven tot in detail lezen of veel tijd besteden aan het zoeken naar lesmateriaal. Dat zijn overheadtaken die belastend zijn, niet per se bijdragen aan een goede les, maar er wel mede voor zorgen dat we nu met een lerarentekort zitten. Als administratieve taken worden geautomatiseerd, houden docenten meer plezier in hun werk. En er komt meer ruimte om op een persoonlijker niveau aan de slag te gaan met de leerlingen die tegen problemen aanlopen of een extra uitdaging nodig hebben.'
Colleges met vijfhonderd man
De gedachte dat AI het onderwijs minder persoonlijk maakt, is volgens Klemke volstrekt ongegrond. 'In het primair en voortgezet onderwijs tellen klassen vaak meer dan dertig leerlingen; in collegezalen zitten tegenwoordig soms vijfhonderd studenten. Met zulke aantallen is het onmogelijk iedereen individueel aandacht te geven en constant te monitoren hoe het gaat.
AI in onderwijs, zegt Klemke, is onomkeerbaar. Leerkrachten en systemen kunnen elkaar helpen en verrijken. De vraag is alleen: hoe zorgen we ervoor dat leraren AI op een goede manier gebruiken? Klemke doet er onderzoek naar aan de faculteit Onderwijswetenschappen van de Open Universiteit en vanuit het Cologne Game Lab van de Technische Hogeschool Keulen. Open Magazine zet vier promotieprojecten op een rij.
AI zonder vooroordelen
Wordt het vwo, havo of vmbo? 'De beslissingen die in het onderwijs worden genomen, bepalen de rest van je leven of carrière', zegt Klemke. 'We moeten dus heel voorzichtig zijn dat AI-systemen geen verkeerde besluiten gaan nemen over leerlingen op basis van vooroordelen.'
Promovendus Bhoomika Agarwal kijkt aan welke specifieke ethische voorwaarden AI in onderwijs moet voldoen. 'We brengen bijvoorbeeld in kaart wat er mis kan gaan. Kansengelijkheid is een belangrijk thema in onderwijs, dus moeten we extra waken voor systemen die conclusies trekken op basis van discriminerende datasets uit het verleden. Zoals: deze jongen heeft laagopgeleide allochtone ouders dus zou hij een lager schooladvies moeten krijgen. Het doel is dat AI de leraar helpt om bétere adviezen te geven, en bijvoorbeeld mogelijke vooroordelen over een vervolgopleiding corrigeert.'
Verder, zegt Klemke, is het belangrijk dat leraren en studenten begrijpen hóé een AI-systeem tot een beoordeling komt. Stel, het systeem geeft jou een 4,5 voor wiskunde en concludeert dat jij geen bètaleerling bent. Krijg jij dan nog de kans om te zeggen dat de AI het mis heeft. En kan de leraar de score aanpassen? De vraag is ook: hoe wordt hier op het niveau van schoolleiding of bestuur over gedacht?'
'Een andere belangrijke vraag: wie kan al die data inzien? Ons onderzoek gaat helpen om goede richtlijnen op te stellen voor AI in onderwijs. Daarnaast ontwikkelen we een checklist waarmee gebruikers kunnen nagaan hoe een systeem beslissingen neemt en of dat op een rechtvaardige manier gebeurt.'
Emoties herkennen tijdens de online-les
Hebben docenten die online lesgeven enig idee hoe de studenten zich aan de andere kant van het scherm voelen? 'Niet altijd', weet Klemke uit ervaring. 'Als ik lesgeef zie ik mijn slides met daarboven wat kleine poppetjes op het scherm. Daardoor moet ik vaak gissen: luisteren mijn studenten eigenlijk wel? Snappen ze de lesstof? Of hebben ze nu moeite om de theorie te begrijpen? Dat wil je eigenlijk wel weten.'
Promovendus Kirst Shingjergij onderzoekt of docenten met hulp van camera’s in laptops de emoties van studenten kunnen herkennen tijdens een online-les. Klemke: 'Dat doen we niet op een persoonlijk niveau, zo van: Anton luistert niet en Bertha zit op haar telefoon. We willen dat de leraar een beeld krijgt van de gemiddelde gemoedstoestand in de groep. Dan kun je denken aan emoties als interesse, verveling, verwardheid, enthousiasme of afschuw. Het idee is dat docenten daarop in kunnen spelen. Door op het juiste moment hun toon aan te passen, een vraag te stellen of een pauze in te lassen.'
Het is wel belangrijk om de feedback goed te doseren, zegt Klemke. 'Een AI-systeem kan natuurlijk niet om de minuut roepen: 'En nu een beetje enthousiaster graag!' Je wilt de leraar helpen, niet belasten. Een kanttekening is dat de docent kwetsbaar wordt. De data mogen niet worden gebruikt om de kwaliteit van een les te beoordelen.'
Komende jaren maakt de Open Universiteit een prototype dat in eerste instantie is bedoeld voor afstandsonderwijs. Maar in principe is emotieherkenning via camera’s ook bruikbaar voor docenten van hogescholen en universiteiten die hybride onderwijs aanbieden. 'Dat zijn er steeds meer', aldus Klemke. 'Aan de Technische Hogeschool in Keulen studeert sinds corona de helft van de studenten online.'
Motorische vaardigheden leren
Leerlingen van de dansacademie de perfecte plié laten oefenen. Of een orthopeed in opleiding trainen in chirurgische manoeuvres. 'AI in het onderwijs is tot nu toe vooral gericht op het verbeteren van cognitieve vaardigheden. Maar hoe kunnen we AI inzetten om motorische vaardigheden aan te leren? Ook dat gaan we onderzoeken.'
Promovendus Khaleed Asyraaf Mat Sanusi ontwikkelt een prototype van een AI-systeem dat met behulp van sensoren bewegingen meet en vervolgens feedback en instructies geeft. Klemke: 'Zo kunnen studenten thuis, of waar dan ook, zonder een docent oefenen. Aan de Technische Hogeschool ontwikkelden we eerder een presentatietrainer, een trainer voor tafeltennis en een tutor voor hartmassages. Vanuit deze systemen ontwikkelen we in samenwerking met de Sporthogeschool in Keulen een abstracter model voor verschillende situaties en opleidingen.'
Leren omgaan met robots
Van basisschool tot mbo of universiteit. Het blijven natuurlijk de docenten zelf die het onderwijs van de toekomst moeten gaan vormgeven. Hoe bereiden we leraren, maar ook mensen in het algemeen, voor op een toekomst met AI? Die vraag gaat promovendus Daniel Majonica beantwoorden. Klemke: 'Docenten moeten snappen hoe robots werken om met ze te kunnen samenwerken. Hoe zeg je een robot wat hij moet doen? Wat doe je als iets misgaat? In dit onderzoek brengen we in kaart welke vaardigheden docenten nodig hebben om AI toe te passen in onderwijs. Want een slimme, kritische, professionele blik is noodzakelijk om ervoor te zorgen dat de leerkracht altijd in de lead blijft en nooit blind op AI gaat vertrouwen.'
Over Roland Klemke
Prof. dr. Roland Klemke (1969) werkt sinds 2008 bij de Open Universiteit en is in 2021 benoemd tot hoogleraar Technologie ondersteunend leren en innoveren in het hoger onderwijs. Deze aanstelling combineert hij met zijn baan als hoogleraar Game Informatics aan het Keulse Game Lab van de Technische Hogeschool in Keulen. Ook werkte hij als onderzoeker bij het Fraunhofer Instituut en bij zijn eigen bedrijf, Humance AG. Klemke studeerde Computer Science aan de Technische Universiteit van Kaiserslautern en promoveerde aan de Rheinisch-Westfälische Technische Hogeschool in Aken.
Tekst: Ingrid Beckers
Illustraties: Caroline Cracco