Nieuwe technologieën zullen de komende decennia klaslokalen volledig op hun kop zetten. Krijgen leerlingen straks les van robots?

Door Thomas Buelens

De biologieleerkracht die een stokoud televisietoestel het klaslokaal binnenrolt en daar een al even oude cassette insteekt. Of de gelige schoolcomputers met Windows 98 of XP. Soortgelijke beelden van intussen verouderde technologie in het onderwijs staan jaren na het verlaten van de schoolbanken nog bij velen in het geheugen gegrift. Ondertussen hebben smartboards het klassieke krijtbord vervangen en hebben tablets hun intrede gemaakt in het leslokaal. Maar hoewel informatietechnologie (IT) andere sectoren voorgoed heeft hervormt, is de impact ervan op het onderwijs eerder beperkt gebleven. 

Er zijn tekenen dat onderwijsrobots zoals Nao ook een positief effect hebben op het leerproces van kinderen met autisme. Omdat robots voorspelbaarder zijn dan mensen.

In 2012 waren er in Amerikaanse scholen gemiddeld vijf computers voor negen leerlingen (in 1984 was dat één computer per 125), maar toch heeft deze veelbesproken IT-revolutie ‘weinig of geen positief effect’ op de testresultaten van leerlingen. Dat stelt een onderzoek van de universiteit van Californië, gepubliceerd in 2016, waarin proeven vanuit de hele wereld onder de loep werden genomen. Ook de Organisatie voor Economische Samenwerking en Ontwikkeling (OESO) vond een jaar eerder geen verband tussen wat landen aan IT spenderen in het onderwijs en de vaardigheden van hun vijftienjarigen op het gebied van wiskunde, wetenschap en lezen. Een ingrijpende transformatie van het onderwijs bleef uit. 

Sociale robots

De komst van nieuwe edtech (onderwijstechnologie), meer bepaald op het gebied van artificiële intelligentie en robotica, lijkt daarentegen wel een langverwachte aardverschuiving teweeg te brengen op onze schoolbanken. Een reden daarvoor is dat deze technologieën steeds meer in staat zijn op geavanceerde wijze met studenten te communiceren. Ook berust AI (artificiële intelligentie) in het onderwijs op de idee dat software in staat is patronen in de prestaties van leerlingen te herkennen. Dat maakt het makkelijker voor leerkrachten om ieders zwakke punten te identificeren en om sneller in te grijpen. Anders gezegd: de manier waarop we kennis onthouden en testen, verandert. 

Verre toekomstmuziek? Niet helemaal. In twee basisscholen in Plymouth, in Engeland, zaten kinderen in de klas recent nog voor Nao, een mensachtige robot – inclusief hoofd, armen en benen – die educatieve spelletjes uitvoerde. Als onderdeel van een onderzoeksproject van de universiteit van Plymouth, ontwikkelde een team van wetenschappers een machine learning-systeem dat zulke robots leert hoe ze zich sociaal moeten gedragen. Dat doen ze door menselijke rolmodellen te observeren. De onderzoekers werkten met 75 kinderen van acht tot tien jaar oud, die leerden over voedselwebben in de natuur. 

De kinderen bewogen de dieren op een grote touchscreen in de richting van de  planten of andere dieren die ze moeten eten om in leven te blijven. Net als een leerkracht gaf de Japanse robot Nao de leerlingen feedback via zijn stem en deed hij bewegingen voor op het scherm. Opmerkelijk: de computer die de robot aanstuurt, was een onbeschreven blad aan het begin van het experiment, zonder enige voorkennis van onderwijs of voedselketens. Dat wil zeggen dat Nao geleidelijk aan oppikte wat hij moest doen en via een echte leerkracht leerde wat wel of niet juist was. Na verloop van tijd maakte de robot steeds minder fouten, totdat hij na slechts drie uur volledig autonoom kon werken, zonder menselijke tussenkomst.

Professor Tony Belpaeme, van de universiteit van Gent en de universiteit van Plymouth, heeft ongeveer twee decennia gewerkt op het gebied van sociale robotica en was ook betrokken bij het onderzoek. Hij stelde: ‘Robots kunnen een positieve bijdrage leveren in de klas. Maar de uitdaging ligt in de manier waarop ze aan het werk gezet kunnen worden in het leslokaal, zodat ze consistente ondersteuning kunnen bieden aan leerlingen en ook het vertrouwen van de leerkrachten krijgen. Deze studie draagt daar zeker toe bij’. 

Bovendien zijn er tekenen dat onderwijsrobots zoals Nao ook een positief effect hebben op het leerproces van kinderen met autisme. Omdat robots voorspelbaarder zijn dan mensen, vinden sommige kinderen het gemakkelijker om met robots te werken om essentiële sociale vaardigheden te ontwikkelen. Volgens sommige deskundigen hebben robots en andere technologieën het vermogen om kinderen met autisme te helpen met sociale, emotionele en communicatieve vaardigheden. Robots blinken namelijk uit in herhalende taken, een belangrijk aspect wat betreft het onderwijzen van deze kinderen. 

Zo is een andere AI-robot, Milo, specifiek ontworpen voor kinderen met autismespectrumstoornissen (ASS). Hij ziet eruit als een jongetje en zijn gezicht beweegt op een menselijke manier. Een klein scherm op zijn borst toont iconen om de kinderen te helpen met de lessen. Uit vroege studies, onder andere aan de universiteit van Yale, blijkt ook dat dergelijke robots daadwerkelijk een meerwaarde bieden in het klaslokaal. De voordelen bestaan onder meer uit verbeteringen in oogcontact, om-de-beurtgedrag, delen en relativering. De experts benadrukken wel de nood aan meer onderzoek om te zien of ze ook lonend zijn op lange termijn – zowel voor de doorsnee leerling als die met speciale behoeften.

Naar een gepersonaliseerd onderwijs

Op een wijdverspreid gebruik van robots in de klas blijft het dus nog even wachten. Waar het laatste decennium wel aanzienlijk vooruitgang is geboekt, is in het domein van adaptief leren – waarbij een leerling op zijn of haar tempo en niveau oefent via gepersonaliseerde leerplatformen. ‘Tegen 2035 zullen kinderen elk een eigen persoonlijke leerpad volgen dat niet alleen aangepast is aan hun vaardigheden, maar ook inspeelt op hun interesses en favoriete leermethode’, voorspelt professor Ellie Park, een expert in de onderwijsstatistiek en verbonden aan ITEC, een onderzoeksgroep van de KU Leuven. 

‘Wat voor wereld willen we? Die vraag wordt te vaak in de technologische hoek gelegd, technologie moet het maar oplossen of het is een technologisch probleem. Terwijl het echt gaat over: welke waarden willen wij in onze maatschappij? En AI dwingt ons om daarover na te denken.’ 

Zo zullen AI-systemen continu het niveau van de leerlingen in de klas monitoren en analyseren hoe ze bepaalde taken uitvoeren. Als een bepaalde leerling moeite heeft met Frans, dan selecteert het leerplatform automatisch nieuwe taken die inspelen op de specifieke zwaktes van die leerling. ‘Daarnaast zal AI in staat zijn om elke leerling een leermethode aan te bieden die het meest ‘natuurlijk’ aanvoelt, omdat het de cognitieve leertoestand van de leerling geleidelijk aan leert begrijpen’, zegt Park. ‘Maar het zal ook de niet-cognitieve aspecten zoals motivatie, interesse en stressniveau tijdens het leren kunnen monitoren.’

Dergelijke vooruitgangen in AI en robotica in het klaslokaal brengen echter twee grote bezorgdheden met zich mee. Zo wekken ze de indruk dat menselijke leraren binnenkort overbodig zouden kunnen worden. De meeste experts zijn het daar echter niet mee eens. Volgens hen zullen AI-toepassingen de werkdruk van leerkrachten juist verlichten, waardoor ze meer tijd kunnen doorbrengen met hun leerlingen. 

‘De leerkracht blijft onontbeerlijk’, zegt ook professor Johan Loeckx van het Artificial Intelligence Lab van de VUB. ‘In gevallen van simpele wiskunde en repetitieve oefeningen die ook saai zijn voor de leerkracht, zie ik het perfect mogelijk dat computers die taken overnemen. Maar het aanbrengen van nieuwe begrippen, dat is een ander paar mouwen.’

Een tweede probleem is privacy. Experts als Ellie Park voorspellen dat we tegen 2035 in staat zullen zijn om via AI-systemen in scholen op een subtiele manier het stressniveau, het engagement en de motivatie van leerlingen te meten. Dan rijst de vraag: is dat wel wijs? Willen we wel dat leerkrachten in real time weten hoe leerlingen zich voelen? En hoe moeten ze met die informatie omgaan? In de Verenigde Staten, bijvoorbeeld, dringen dergelijke vraagstukken rond AI in het onderwijs en de privacyrisico’s die daaraan verbonden zijn, zich de laatste jaren steeds meer op.

Daar wordt bewakingstechnologie, die meer en meer wordt bijgestaan door artificiële intelligentie, langzaam gemeengoed op veel scholen en universiteiten. Voorstanders verdedigen deze evolutie via bangmakerij: technologieën zoals gezichts- en vingerafdrukherkenning zouden leerlingen beschermen tegen kwaadwillige indringers, studenten tegenhouden die online ongepaste dingen opzoeken en leraren waarschuwen over pestgedrag of zelfs over individuen met zelfmoordgedachten. Tegenstanders spreken echter van ‘surveillance creep’ en werpen op dat onze privacy op de helling gaat.  

Broodnodig maatschappelijk debat

In Europa liggen de kaarten anders. In februari vorig jaar maakte de Commissie bekend dat wie zijn artificiële intelligentie in Europa aan de man wil brengen, zich zal moeten schikken naar de Europese regels. Die conservatieve houding tegenover de bescherming van persoonsgegevens maakt het moeilijker voor bedrijven om hier dergelijke bewakingstechnologie en traceersystemen in scholen te introduceren. Zo schreef de Zweedse gegevensbeschermingsautoriteit in 2019 een boete uit van bijna 19.000 euro voor het gebruik van gezichtsherkenning in een school in Skellefteå, een gemeente in het noorden van het land. 

‘Robots kunnen een positieve bijdrage leveren in de klas. Maar de uitdaging ligt in de manier waarop ze aan het werk gezet kunnen worden in het leslokaal, zodat ze consistente ondersteuning kunnen bieden aan leerlingen en ook het vertrouwen van de leerkrachten krijgen.’

Niettemin roept de introductie van AI in het onderwijs – ook bij ons – belangrijke vragen op. Dat AI het klaslokaal, en daarmee de manier waarop we leren, voorgoed zal veranderen staat buiten kijf. Maar de slinger mag niet te ver doorslaan, waarschuwt Johan Loeckx (VUB), die oproept tot een breed maatschappelijk debat. 

‘Wat voor wereld willen we? Die vraag wordt te vaak in de technologische hoek gelegd, technologie moet het maar oplossen of het is een technologisch probleem. Terwijl het echt gaat over: welke waarden willen wij in onze maatschappij? En AI dwingt ons om daarover na te denken.’ 

Daarom is het volgens Loeckx van groot belang dat politici goed begrijpen hoe deze technologieën werken. ‘En dat is toch niet meteen het geval. Eerlijk gezegd, gezien de huidige omstandigheden, zie ik het negatief evolueren omdat ik weinig visie zie rondom mij. We staan op een keerpunt: wat willen we nu? We kunnen het zien als iets heel positief, maar we moeten er wel voor durven kiezen natuurlijk.’