L'ús de tecnologia amb empatia en l'educació

La intel·ligència artificial i les tecnologies de processament del llenguatge natural impulsen de manera definitiva l'ús dels agents de conversa pedagògics amb capacitats empàtiques. Es tracta d'eines virtuals (un xatbot, per exemple) amb habilitats per evocar una reacció empàtica en l'estudiant mentre afavoreixen el desenvolupament de les seves competències. Pel fet d'estar sempre disponibles i ser cada vegada més eficaços en el suport a alumnes i professors, aquestes tecnologies creixen amb força, especialment per millorar i personalitzar l'experiència d'aprenentatge en línia. No obstant això, atesa la novetat, encara no hi ha cap base de coneixement científic àmplia sobre l'aplicació d'aquestes plataformes en el camp educatiu. Per aquest motiu, una recerca d'Elvis Ortega-Ochoa, investigador predoctoral del grup SMARTLEARN de la Universitat Oberta de Catalunya (UOC), ha establert les bases sobre els principis que regeixen aquestes tecnologies.

La recerca, publicada en obert, —en què també han participat la investigadora postdoctoral de la UOC Marta Arguedas i el professor dels Estudis d'Informàtica, Multimèdia i Telecomunicació de la UOC Thanasis Daradoumis— ha analitzat més d'un miler d'estudis i articles sobre la matèria per fer una revisió científica dels més destacats i extreure conclusions útils per al desenvolupament d'aquests agents, com ara quins són els principis de disseny que cal tenir en compte a l'hora de crear-los.

"Els agents de conversa haurien de tenir dues de les grans habilitats que els docents posen en pràctica en qualsevol procés d'ensenyament i aprenentatge: detectar i regular les emocions per diferents mitjans i respondre a l'estat emocional de l'estudiant mentre es progressa en la construcció intel·lectual i el desenvolupament de les seves habilitats", explica Elvis Ortega-Ochoa, que fa la tesi doctoral amb el programa de doctorat d'Educació i TIC (E-learning).

El treball també proporciona una descripció general, completa i actualitzada dels dissenys de recerca utilitzats per a la implementació d'aquests agents. A més, examina els factors que influeixen en la seva eficàcia en l'àmbit educatiu, i també avalua els tipus de retroalimentació que milloren l'impacte del camp empàtic en els resultats de l'aprenentatge.

Dels xatbots als sistemes de tutoria intel·ligent

Aquestes eines tecnològiques d'aprenentatge han de permetre la interacció amb l'estudiant, tant de manera síncrona com asíncrona, i es poden integrar en el procés educatiu per diferents formats i vies: des d'un sistema independent, com un xatbot, fins a l'adopció en un sistema de tutoria intel·ligent. "Actualment, ja es fan servir per desenvolupar competències genèriques en els alumnes i també com a motivadors de l'alumnat en ser configurats amb diferents tècniques de mentoria. A més, en certs moments del procés didàctic, també poden ser útils per introduir temàtiques noves o reforçar el contingut après anteriorment", exposa l'investigador de la UOC.

Quant a la utilitat i la percepció de l'alumnat, diversos estudis han mostrat l'eficàcia d'aquestes eines de conversa per millorar la motivació i el rendiment de l'aprenentatge. "Hem vist que aquests beneficis estan relacionats amb la solidesa de les interaccions amb l'eina, de manera que la responsabilitat de l'èxit recau en les tècniques de desenvolupament d'aquests serveis. En aquest sentit, els agents virtuals que utilitzen intel·ligència artificial i capacitats empàtiques sovint provoquen menys monotonia i interrupcions en les converses", afegeixen els investigadors. Els autors apunten, a més, que aquests beneficis poden estar parcialment condicionats per l'efecte de novetat propi de les tecnologies emergents.

De cara al futur, els especialistes en la matèria esperen que aquests agents perfeccionin encara més les característiques pedagògiques i empàtiques presentades en les converses, de manera que l'aprenentatge en línia sigui més personalitzat i adaptat a les necessitats dels alumnes. "Amb l'auge de la intel·ligència artificial i els grans models lingüístics com ChatGPT, les institucions educatives estan més predisposades als experiments per incorporar els avenços científics de manera transversal en el seu model pedagògic. Així doncs, és probable que els pròxims mesos o anys tinguem algun referent institucional en aquest àmbit", explica Elvis Ortega-Ochoa.

Amb aquest treball, s'avança de manera significativa perquè els professionals d'educació i informàtica tinguin una mirada panoràmica sobre els últims desenvolupaments en aquest camp. La recerca recopila els principis de disseny que s'han de considerar en començar la creació d'aquests agents, i destaca la transversalitat del component empàtic en tot el disseny de la interacció, la promoció de l'aprenentatge dialògic, el domini del camp del coneixement i la retroalimentació personalitzada segons el nivell de l'estudiant. A més, mostra com s'han implementat els agents en els ambients d'aprenentatge i permet tenir prou elements per avaluar de l'efectivitat dels principis de disseny.

L'estudi espera ser una referència per als equips educatius i tecnològics que vulguin engegar un projecte d'aquestes característiques. En aquest sentit, també s'apunten aspectes que cal millorar, com ara la falta de claredat a l'hora d'integrar les converses prèvies entre agents i alumnes en una base de dades per determinar els estats d'aprenentatge i personalitzar les respostes durant una mateixa sessió.

Finalment, la recerca també destaca implicacions ètiques de l'ús d'aquests agents i ofereix alguns consells per desenvolupar-los correctament: per exemple, entrenar el sistema amb dades que no estiguin esbiaixades, gestionar èticament la informació recopilada, garantir que l'algorisme sigui inclusiu i evitar que reprodueixi estereotips discriminatoris.

Els investigadors també alerten que la majoria d'estudis sobre projectes anteriors s'han centrat en les percepcions dels estudiants quant a la qualitat, l'experiència i la vinculació afectiva generada per la interacció, però molt pocs han avaluat l'aprenentatge i el nivell dels avenços en el desenvolupament de competències.

D'acord amb aquests resultats, els investigadors es plantegen ara la possibilitat de revisar els avenços científics de les estratègies de regulació de les emocions de l'alumnat durant la interacció amb un agent de conversa pedagògic empàtic, a més de fer una revisió profunda de les tècniques de desenvolupament d'aquests agents per descobrir la més viable segons els recursos de l'equip educatiu i tecnològic.

Aquest projecte de recerca, finançat per la UOC, afavoreix els objectius de desenvolupament sostenible (ODS), concretament el número 4, educació de qualitat.

Articles de referència

Ortega-Ochoa, E., Quiroga Pérez, J., Arguedas, M., Daradoumis, T., & Marquès Puig, J. M. (2024). The effectiveness of empathic chatbot feedback for developing computer competencies, motivation, self-regulation, and metacognitive reasoning in online higher education. Internet of Things. https://doi.org/10.1016/j.iot.2024.101101

Ortega-Ochoa, E., Arguedas, M. y Daradoumis, T. (2023). Empathic pedagogical conversational agents: A systematic literature review. British Journal of Educational Technology, 00, 1–24. https://doi.org/10.1111/bjet.13413

UOC R&I

La recerca i innovació (R+I) de la UOC contribueix a solucionar els reptes a què s'enfronten les societats globals del segle XXI mitjançant l'estudi de la interacció de la tecnologia i les ciències humanes i socials, amb un focus específic en la societat xarxa, l'aprenentatge en línia i la salut digital.

Els més de 500 investigadors i investigadores i més de 50 grups de recerca s'articulen entorn dels set estudis de la UOC, un programa de recerca en aprenentatge en línia (e-learning research) i dos centres de recerca: l'Internet Interdisciplinary Institute (IN3) i l'eHealth Center (eHC).

A més, la Universitat impulsa la innovació en l'aprenentatge digital mitjançant l'eLearning Innovation Center (eLinC), i la transferència de coneixement i l'emprenedoria de la comunitat UOC amb la plataforma Hubbik.

Els objectius de l'Agenda 2030 per al Desenvolupament Sostenible de les Nacions Unides i el coneixement obert són eixos estratègics de la docència, la recerca i la innovació de la UOC. Més informació: research.uoc.edu.