参与式设计老师仪表板:导航之间的紧张关系教师教师专业视觉上输入和理论

1。介绍

后Luckin et al。(2016)AI,我们定义为“计算机系统被设计通过能力和与世界互动智能行为,我们认为的人”(p。14)。任何人工智能应用程序必须经过一个完整周期的设计、开发和部署(•德•席尔瓦和Alahakoon 2022)。最近在所谓的第三波AI (徐,2019AI),以人为本的重要性已被公认。这意味着AI设想的目标是增强人类的功能,而不是取代它。为了实现这个愿景,必须人工智能系统的用户(即。利益相关者),已经参与任何人工智能应用程序的设计阶段。涉及的利益相关者可能导致可信赖的人工智能解决方案,具有很高的可解释性,explainability和健壮性(•德•席尔瓦和Alahakoon 2022)。以人为中心的设计是符合研究方法研究设计背后的想法(DBR)。DBR的支柱之一是设计从业者和研究者的共同所有权,从而旨在实现利益相关者和最佳实践的实际需要之间的联合来自教育科学(卡莉et al ., 2018;Hoadley和坎波斯,2022)。

过程的设计以人为本的技术,Dimitriadis et al。(2021)提出三种以人为本的设计原则,即(1)agentic定位的核心利益相关者,(2)设计阶段使用一个结构化的方法,和(3)使用教育理论来指导整个过程。虽然在某些情况下确实可以适用于所有三个原则导致有效的解决方案,在其他情况下的原则也可以创建张力。Dimitriadis et al。(2021)也意识到了这种紧张关系,指出时可以相互矛盾的原则涉及到利益相关者“没有亲密的教育理论知识”(p . 286)。因此,一个潜在的紧张当输入来自利益相关者的设计会导致不同的见解比输入从教育理论的人工智能系统。

在本文中,我们提供的一个示例之间的紧张关系的AI系统涉众的参与和教育理论教育,即老师指示板。老师指示板是视觉显示捕获和想象学生活动,目的是告诉老师发生的事件在他们的教室(Van Leeuwen et al ., 2022)。底层的想法是,仪表板提高老师的实践来补充或增加老师的能力:仪表板提供了不断获取和分析数据,老师依次为教学决策可以解释和使用(荷斯坦et al ., 2020)。例如,当教师支持团体协作的学生,学生活动的许多个人和群体水平可能就无法监控(Van Leeuwen et al ., 2015)。老师指示板可以概述通过聚合信息,并提供信息方面的合作很难监控。一个令人信服的类比是仪表板支持教师“使他们不再需要“驱动器盲”(杜瓦,2011,9页),关于老师的更多见解仪表板下面超越争论的必要信息,明白了Van Leeuwen et al。(2022)。

符合总体趋势在人工智能应用程序中,领域的老师仪表板已经向包括主要的利益相关者——教师——在设计阶段。包括教师,首先,承认利益相关者的权利提供输入技术,直接关系到他们的实践(Sarmiento和明智的,2022)。此外,教师的参与通常被视为一个重要的工具在应对低吸收的仪表板在实践中(Kaliisa et al ., 2022)。然而,正如上面表示的,老师也可能导致紧张(参与荷斯坦et al ., 2020)。作为荷斯坦et al。(2020)说,“这可能并不总是可取的ay系统适应人类助理员的教学目标…教师…目标可能从根本上与已知的最佳实践教学”(p。5)。

一些作者指出这个涉众需求之间的紧张关系和教育研究的见解。一方面,从教育研究的见解时都会出现紧张没有发挥相当大的作用在设计过程中,而不是主要涉众输入(Luckin et al ., 2013;Vezzoli et al ., 2020)。Vezzoli et al。(2020)例如描述教师(利益相关者)没有采取批判态度可用的数据指标,导致次优的设计方案,最后不会受益学生的学习。另一方面,当利益相关者不紧张也可以出现感觉看到或听到他们的需要和愿望(Chatti et al ., 2020)。因此,教师不愿使用技术和设计过程的目的也被打败了。

本文的目标是放大之间的紧张关系设计原则和教育研究的见解老师指示板的具体例子来说明张力可能打开,变成了一个富有成效的情况。我们将通过相关的见解从教师专业视野参与式教师仪表板的设计。两线的工作,一个核心元素是老师愿景在教室里,如何增加或优化它。

在本文的其余部分中,我们首先提供一个简短的描述教师参与式设计的仪表盘,然后进入相关方面的文献关于教师专业视野。然后,我们将详细说明的意义连接见解从教师专业视野参与式设计实践。我们再次放大,而关注于对AI系统教育的以人为中心的设计。

2。参与式设计老师仪表板

有运动包括教师利益相关者在仪表板的设计(Dimitriadis et al ., 2021)。在90参与式设计文件的审查,Sarmiento和智慧(2022)发现利益相关者通常包括教师(73%)。后Sarmiento和智慧(2022)中,我们将使用参与式设计一词来指“相互学习的过程,设计师与社区或利益相关者合作通知他们将使用的设计技术”(p . 535)。

参与式设计的一个重要功能是裁缝的技术解决方案,在这种情况下教师仪表板,教师的行为、认知和技能在一个特定的上下文。这agentic定位教师在设计过程中强调Dimitriadis et al。(2021)作为第一个以人为本的设计原则。在参与式设计中,老师经常发挥相当大的作用,建立仪表板的设计和功能。在审查Sarmiento和智慧(2022),67%的研究项目涉及到的利益相关者在早期识别输入的涉众需求开发技术。利益相关者通常被问及他们的实践和经验的他们注意在课堂上,他们后来如何行动——简而言之,他们依靠什么信息或额外的信息他们想把他们的教学决策。技术,如仪表板可以根据这些个人需要通过显示特定信息,教师在特定的上下文中认为有利于监控学生的学习。回顾前面的比喻避免盲目行事,仪表板的给养,他们提供的可能性提高或扩大教师视野在教室里为老师提供更多,或更准确的信息。这反过来可以让老师更好的调整自己的支持他们的学生的需求。

因此,利益相关者参与的老师仪表板意味着教师被问及他们在课堂上使用的信息定制信息的人工智能系统。现在我们将考虑如何在这个特定的例子中可能出现紧张与教育理论。领先的教育理论对教师观察和监控教室,我们将转向现在,教师职业愿景。

3所示。教师职业愿景

教师职业愿景是必不可少的成功的教学,因为它是知道的基础在教室里发生了什么。专业视觉包含两个步骤(Van Es和谢林,2002年):教师首先观察或请注意在教室里某些行为或特征,随后解释这些观察结果。基于发现和解释时事,老师决定是否任何教育干预是必要的,例如通过提供支持特定的学生。

诊断判断的认知建模框架(DiaCoM)捕捉的因素通常扮演一个角色在教师如何监控情况(Loibl et al ., 2020)。的步骤注意到或观察教室里,老师在教室里使用的信息来源,也叫提示。线索可以与任务的学生工作,学生本身,或方面的学习发生的背景。根据他们的解释这些线索,老师到达一个诊断判断形成的基础决定进一步行动在教室里(例如,提供额外帮助特定的学生)。因此,它是至关重要的线索老师注意。

第二节中解释,在参与式设计,教师经常被问及他们所使用的信息来源或想要使用。因此,在DiaCoM框架条款,参与式设计常常围绕识别提示教师使用,设计仪表板,捕捉这些线索。现在我们已经建立了这个链接,我们会放大一些线索和教师如何利用它们。

有三个方面需要注意的时候暗示。下面,我们解决这三个方面,说明它们与参与式设计。我们从而试图连接两个领域的词汇,因此打开潜在的紧张关系的利益相关者的参与和使用教育技术理论在以人为本的设计。

提示使用的第一个重要方面是,研究表明,教师也在暗示他们寻求判断(塞德尔et al ., 2021),教师教育可以帮助教师学习注意到相关线索(康尼锡et al ., 2022)。这也适用于合作学生和他们的老师;Kaendler et al。(2016)例如显示教师不同的能力来确定诊断线索在学生合作,改进后培训计划。这些研究成果对参与式设计产生影响。如果老师对他们使用的提示,要求输入有一个依赖老师是否已经掌握的技巧注意到所有相关的线索。

这是特别相关,因为第二个线索利用的重要方面是,是有区别的诊断和non-diagnostic暗示。诊断线索的信息来源,属于学生的学习。在我们之前合作的学生的例子,研究表明,诊断线索包括学生互相问反光的问题并提供解释推理,因为这些行为与学生的学习(Meier et al ., 2007)。有时认为诊断线索还包括学生是否显示平等参与小组讨论(Hrastinski 2008)。然而,频率的量的参与不是诊断;更重要的是质量学生的贡献(Hrastinski 2008;StraußRummel, 2021)。集团成员少犯或较短的贡献可能因此不会自动将需要支持,因此这个线索不是最好的线索对教师行为。

如果教师监控和诊断线索,更有老师的行为最终会有助于增加学习(Van Leeuwen詹森,2019)。作用于non-diagnostic线索,另一方面,可能意味着老师花费宝贵的行为或上下文的关注方面,无助于提高学习。再次对参与式设计有影响,因为老师可能会被要求提供输入的线索是后来集成到仪表板。如果教师报告诊断线索,仪表板的设计确实会得到改善。另一方面,如果老师在他们的实践中用于监测non-diagnostic线索,仪表盘也将因此包括这些non-diagnostic线索。在这种情况下,最终设计的仪表板的可能不是有利于教师使用,它可能不是最好的选择仪表板的设计完全适应老师的做法。

第三个和最后一个方面是,教师不仅需要注意线索也解释他们(Van Es和谢林,2002年)。由此产生的情况可以不同的诊断是否准确(Loibl et al ., 2020)。准确判断意味着推理老师使对应于一个客观的评价学生,例如是否老师估计学生的数学能力相同的层次上,一个有效的测试将显示。准确判断认为导致决定在教室里更适合学生们的需要。不准确的判断认为是不利于学生的学习,因为结果,老师可能会为学生提供教学支持,不满足当前的需求。例如,在Van Leeuwen et al。(2014)教师提供的信息是否合作组显示协议或关键辩论他们的谈话,根据研究表明,关键还建设性的讨论是有益的学习(温伯格和费舍尔,2006)。一些老师解释协议的出现看作是积极的,因为它给他们组的气氛很好。其他老师重视的角色学习建设性的辩论。所以,基于相同的线索,教师会得出不同的结论是否组充分合作,导致不同的决定对学生的支持。

参与式设计的,这意味着即使老师提到有关,诊断线索,这些线索是仪表盘的设计输入,它并不自动意味着教师能够正确解读仪表盘上的信息。相反,他们可能会得出错误的结论,导致次优的决策支持提供给学生。

4所示。对老师仪表板的设计

总结我们的推理到目前为止,在上面的部分中我们认为人工智能教育的一种具体应用,即老师仪表板。说明利益相关者参与和教育理论之间的关系,我们已经描述了,参与式设计老师仪表板之间的紧密联系,教学内容理论描述各种线索老师可能使用的相关性,并研究教师的专业视野,解释了教师如何使用线索和潜在后果是什么。参与式设计通常包括仔细检查教师的实践,包括提示教师使用或想使用,目的是为教师提供信息从而扩大他们在教室里“愿景”。教学内容理论,反过来,通知我们关于信号的相关性而言,是否涉及到学生的学习。最后,研究教师职业愿景旨在了解教师专业的力学和边界视觉线索的教师使用和如何解释它们。专业视觉给我们的词汇来描述正在发生的事情在教室里当教师使用仪表板。

鉴于这些观点,我们现在可以表达之间的紧张关系提供一个新的视角的利益相关者的参与和教育理论的具体情况老师仪表板。在设计教育技术如老师指示板,我们需要找到承认教师的观点和需求之间的平衡和结果从教育研究的诊断线索。这包括将线索偏好的老师,可能会增加仪表板的可用性和采用,以及线索导致准确诊断评估。如果平衡技巧太远,张力可以裁剪工艺设计之间出现涉众需要从教育理论和见解。张力在这种情况下意味着效用(即。,促进教学法上想要的结果)的仪表板的可能差别很大,这取决于之间的平衡输入从利益相关者,从教育理论。

这两个观点并不相互矛盾。本着以人为本的设计,我们认为参与式设计需要考虑教师完整的实践,包括力学教师专业视觉及其优势和潜在的边界。下面,我们提供两个影响我们的调查,这个具体的例子的张力会变成生产情况。在第5部分中,我们缩小,把整体利益相关者参与和教育理论之间的关系。

4.1。共同发展的诊断线索

以人为本的第一个含义老师仪表板的设计是我们提倡合作设计过程中角色的分配。关于教学和老师,与他们的专业知识支持学生的学习,可能引导设计过程通过帮助识别上下文的仪表板和潜在目标。进一步,他们可以描述和解释诊断学生学习过程的线索他们用于决策。研究人员,另一方面,可能引导过程通过提供知识学习理论通知和决定的最终选择指标基于线索提到的教师,将包括仪表盘上的(Dimitriadis et al ., 2021)。这也包括调查了解是什么诊断线索仪表板的背景将会实现。

因此,一个重要的话题,讨论问题的线索和指标是否在设计过程中研究人员和教师提出诊断或不是。确定一个线索的一个方法是诊断是研究现有的研究文献。此外,我们建议,设计过程中还应该包括在仪表板进行实证调查指标是否预测预期的学习成果,这些线索是否支持教师计划的课程或干预措施在课堂上为学生创造理想的结果。

输入的两个合作伙伴可能在一定程度上取决于教师的经验和专业的视觉质量水平。选择特定的老师或一组选定的教师参与式设计因此仔细考虑,至关重要的是透明的研究报告,目前通常不是这样的(Sarmiento和明智的,2022)。研究的含义是,重要的是有一个工具来衡量教师专业视野。因为教师的知识往往是上下文相关的,开发这样的工具可以是一个挑战(Van Es和谢林,2002年;Kaendler et al ., 2016)。而评估的专业视觉目前主要用作起点为进一步老师学习,在老师的背景下仪表盘也可以有价值的合作设计过程中。例如,它可以帮助确定类型的仪表板老师可能受益于大多数(见4.2节),并有助于确定哪些老师邀请参与设计过程。

4.2。准备教师利用数字诊断线索

在我们的示例中,我们主要关注教师专业视野的第一步:注意到线索。初始步骤之后,解释和行动跟随。有这样三个不同的步骤,每个需要特定的教师能力(Van Es和谢林,2002年;Van Leeuwen Rummel, 2022)。大多数老师指示板背后的理念是为教师提供线索来监控,因此领带和支持最初发现的过程。然而,并不自动意味着教师也能够准确解释的仪表盘上的线索也可以选择相关的后续行动。因此,一旦确定仪表板,实现一个仪表板的过程可能涉及的教师专业发展阶段如何把仪表板融入教师的实践,补充自己的专业视野。仪表板本身可能在这个过程中也扮演了一定的角色。对仪表板的功能可以区分镜像和建议仪表板。而镜像仪表板仅提供信息(即。,支持注意线索),建议仪表盘也可能帮助提供建议如何解释这些信息(即。,支持解释)。例如,工具开发的Berland et al。(2015)提供信息——或者线索——对学生发展的任务,和随后提供建议如何解释学生的信息和协同工作。进一步的研究将集中在如何以及何时使用何种类型的仪表板(Van Leeuwen Rummel, 2019)。

5。一般启示和结论

最后,有共识,参与式设计是必要的,以确保公平和AI应用教育的吸收。同时,需要在设计过程中包括来自教育理论的见解。在本文中,我们看着参与式设计的作用,教育理论的示例案例老师仪表板,以及这两种形式的输入可能导致紧张局势的设计过程。相似类型的紧张可能出现其他人工智能系统当涉及其他利益相关者(例如学生或政策制定者)和其他教育相关理论(例如学生自律理论或理论的教育创新)。本文的目的是说明如何研究利益相关者的作用和教育理论在更多的细节,以及如何解决潜在的紧张。

我们能学习我们的示例中为人工智能的广泛应用在教育吗?最重要的结论是,以人为本的设计是很重要的显然建立输入从利益相关者的作用和理论。问题可能引导这一过程是涉众是什么水平的专业知识,又有多少的研究和教育理论关于人工智能系统应该实现的功能。在我们的示例中,是一个财富可以通知参与设计过程的研究。一般来说,因此,我们提出利用两全其美通过使用现有的研究作为参与式设计的高效地工作。以人为中心的设计意味着把利益相关者理解实践的实践完全;这也意味着承认这种做法的优势和边界。通过意识到这个在参与式设计,由此产生的人工智能系统可以根据利益相关者充分的支持。最后,见解基础上的实践和研究,除了吸收和股票,是系统可以有效地实现预期的目标。

本文中给出的想法(如公开讨论利益相关者专业或教育理论的价值)认为利益相关者和研究人员之间的合作,可能不会是不言而喻的。需要开发一个利益相关者和研究人员之间紧密协作和信任的关系,特别是在早些时候描述出现的紧张关系。有大量的研究,包括获得的见解通过基于设计的研究方法研究(卡莉et al ., 2018;Hoadley和坎波斯,2022),所描述的方法来建立有效的科研工作伙伴关系(见例如编辑最近的特殊问题高盛et al ., 2021)。作为Tabak (2022)所说,这是至关重要的实现“气候交互操作水平平面上和每个参与者的角度是邀请和重视,但对面子的修改开放”(p . 171)。这样做的方法之一是方法设计过程中双方的学习经验,所以不仅对利益相关者,而且对研究小组。另一个潜在的方法来加强利益相关者和研究人员之间的协作是创建仪表板和仪表板使用嵌入教师培训项目。教师培训项目已经关心信号的诊断价值通过教什么样的学生行为监控在教室里(康尼锡et al ., 2022)。教师培训的重要作用是研究的证实Murtonen et al。(2022),他发现教学法上训练有素的教师能更好地检测关键事件比non-trained老师。逻辑扩展因此可能还包括信号的上下文中使用技术在教师培训项目。同样,教师培训项目可以创建teacher-researcher伙伴关系的基础。

识别可能出现的紧张局势在以人为中心的设计开发技术,增强人类能力的第一步,以支持他们在他们的专业实践。我们希望显示的一个例子如何通过合作解决这些紧张关系的研究和实践,重点是利用双方的优势。

数据可用性声明

最初的贡献提出了研究中都包含在本文/辅料,可以针对相应的作者进一步询问。

作者的贡献

负责这项工作的概念和起草文章的第一个版本。SS和NR负责起草文章的第一个版本和修改文章的关键。所有作者的文章和批准提交的版本。

资金

这个项目从项目资助Profilbildung 2020年,文化部的倡议和科学的Northrhine威斯特伐利亚,在格兰特号码214 - 5.01.03.02 - 151754。

的利益冲突

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

出版商的注意

本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或出版商、编辑和审稿人。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。

引用