L’IA può aiutare i bambini a diventare più bravi in matematica? Secondo uno studio sì
L'apprendimento della matematica rappresenta una sfida per molti studenti, soprattutto per quelli che incontrano difficoltà nel comprendere concetti fondamentali. In questo contesto, un team di ricercatori delle università di Monaco e Colonia ha sviluppato un innovativo sistema di intelligenza artificiale (AI) in grado di individuare le lacune di apprendimento degli studenti, analizzando i movimenti dei loro occhi attraverso una semplice webcam. Secondo gli autori della ricerca, questo strumento potrebbe rivoluzionare i metodi di supporto individuale per bambini e ragazzi – soprattutto quelli con disturbi specifici dell'apprendimento (DSA) – aiutando gli insegnanti a seguire ogni studente in modo più mirato, anche in classi numerose.
La tecnologia a supporto degli insegnanti
Il sistema messo a punto dai ricercatori si basa sull'analisi dei movimenti oculari degli studenti. Il procedimento non richiede neppure chissà quale strumentazione hi-tech: basta un comune PC, una buona scheda grafica e una webcam di base per raccogliere dati precisi sul comportamento visivo degli studenti durante l'esecuzione di esercizi matematici. Grazie alla combinazione di software AI e tecniche avanzate di tracciamento oculare, il sistema è infatti in grado di generare una mappa di calore che mostra dove lo studente focalizza maggiormente la propria attenzione, evidenziando le aree in cui si trova più a suo agio o quelle dove potrebbe trovarsi in difficoltà.
L'intelligenza artificiale, analizzando i pattern generati dal tracciamento visivo, può quindi suggerire esercizi personalizzati o visualizzare video didattici che meglio si adattano alle necessità specifiche di ciascun studente. Lo strumento potrebbe pertanto rivelarsi molto utile per gli insegnanti, i quali potranno offrire un supporto più mirato, ottimizzando il tempo in classe e migliorando l'efficacia dell'insegnamento.
Il funzionamento del sistema
L’innovazione principale del sistema, illustrato su Educational Studies in Mathematics, sta nel fatto che il tracciamento oculare avviene con strumentazioni standard, senza l’impiego di costosi dispositivi di alta precisione. Come spiegato dal professor Achim Lilienthal, esperto di robotica presso l'Università Tecnica di Monaco, le tecnologie avanzate di tracciamento oculare utilizzano sistemi che rilevano movimenti con una precisione di un grado. Il sistema sviluppato per l'ambito scolastico si avvale invece di comuni webcam – che generalmente hanno una precisione inferiore di circa tre o quattro gradi e, soprattutto, un costo accessibile per qualunque istituto scolastico – riuscendo comunque a fornire un tracciamento efficace.
Una nuova era nell'insegnamento della matematica?
Il progetto, finanziato dal Ministero federale tedesco dell'Istruzione e della Ricerca (BMBF), è stato concepito per aiutare gli studenti con difficoltà specifiche nell'apprendimento della matematica. La professoressa Maike Schindler, dell'Università di Colonia, ha collaborato con Lilienthal per sviluppare una serie di esercizi che permettono di individuare rapidamente le aree in cui gli studenti incontrano difficoltà. L'approccio è stato testato su una varietà di compiti matematici, come addizioni, sottrazioni e moltiplicazioni, dove i movimenti oculari rivelano la strategia di risoluzione utilizzata dallo studente. I risultati sono poi tradotti in esercizi personalizzati che vanno a potenziare le competenze ancora deboli.
La sperimentazione nelle scuole
Il sistema ha già fatto il suo debutto nelle scuole. Il Wulfen Comprehensive School di Dorst, nella Renania Settentrionale-Vestfalia, è stata la prima scuola in Germania a utilizzarlo. Dopo aver somministrato un test matematico standardizzato, è emerso che un terzo degli studenti di quinta aveva gravi difficoltà aritmetiche. L'introduzione del sistema AI ha permesso agli insegnanti di offrire supporto personalizzato a più studenti contemporaneamente, migliorando notevolmente l'efficacia dell'insegnamento, soprattutto in un periodo di carenza di risorse e insegnanti.
In pratica, cinque studenti possono lavorare contemporaneamente con il sistema, ricevendo supporto individuale da parte di un insegnante di matematica. Ciò è particolarmente utile in tempi in cui il numero di insegnanti è spesso insufficiente rispetto alle necessità delle classi.
