Реакция на голос. «Цифровой двойник преподавателя» разрабатывают барнаульцы в помощь педагогам

Команда разработчиков из Алтайского госуниверситета предложила использовать технологии искусственного интеллекта при оценивании голосовых ответов учащихся в образовательных учреждениях. Разработка была представлена в финале конкурса «Лучшие проекты информатизации на Алтае».

Система оценит 

Авторы «Цифрового двойника преподавателя» — Александр Дмитриев, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры информационной безопасности Алтайского государственного университета, и Денис Дмитриев, аспирант кафедры информационной безопасности, ведущий инженер управления информатизации АлтГУ.

«В выполнении проекта участвовали также два студента выпускных курсов бакалавриата, — уточняет руководитель проекта Александр Дмитриев. — В рамках этого проекта они параллельно выполняли свои задачи и успешно защитили дипломные работы по этой разработке».
Разработчики отмечают, что на сегодняшний день довольно актуальны новые цифровые сервисы и инструменты в образовании, которые задействуют алгоритмы искусственного интеллекта и обработки цифровых данных для повышения качества обучения. Например, голосовые помощники включают в состав онлайн-курсов: искусственный интеллект способен поддерживать интерактивный диалог с учащимися, когда они осваивают учебный материал курса, может проверять правильность ответов на отдельные виды вопросов по предмету.

Команда из АлтГУ обратила внимание на новую задачу — автоматическое оценивание компьютером голосового ответа учащегося с учётом полноты, правильности и связности ответа. В том числе, если речь идёт об узкоспециализированных предметах. 

«Программа сравнивает ответ учащегося с тем правильным ответом, что подготовил сам преподаватель, — поясняет Александр Александрович. — Помимо этого, преподаватель может внести ключевые информативные слова, на которые будет опираться система при оценивании студента, потому что любой учащийся при ответах на экзаменационные вопросы в рамках предмета должен пользоваться терминологией этого предмета. Использование этих терминов — залог более высокой оценки. Но при этом мало просто перечислить их: в таком случае система оценит только то, что учащийся знает эти слова, но общая оценка будет сильно занижена. При оценивании система опирается на связный ответ учащегося».

Этапы обработки 

Работу программы можно описать как несколько этапов: запись аудио, его расшифровка, анализ полученного текста и выставление оценки.

Предложенный цифровой сервис использует технологии распознавания речи для преобразования устного ответа учащегося в текст. Полученный письменный ответ обрабатывается при помощи современных технологий. Модуль обработки текста вычисляет информативные параметры распознанного текста, описывающие полноту, правильность и языковое оформление ответа учащегося. Вычисленные информативные параметры затем сравниваются с предварительно подготовленными характеристиками правильного ответа. Процентное совпадение характеристик указывает на итоговую оценку, которую получит обучающийся за голосовой ответ. Оценка выдаётся программой по 100-балльной шкале.

Цифровой сервис разделён на две отдельные части: для преподавателя и для обучающегося. Педагог в своей части программы может внести задания и правильные ответы, создать группы учащихся, допущенных к голосовому ответу, задать ограничения по времени, дате проведения экзамена. Студент, со своей стороны, заполняет личную карточку, нажимает кнопку начала экзамена, произносит развёрнутый ответ и вскоре видит результат по 100-балльной шкале.

«Разработка прошла апробацию, наша команда использовала её для приёма голосовых экзаменов у студентов в учебном процессе, оценивала результат работы. Я как преподаватель сам слушал записанные ответы, оценивал их и сравнивал с результатами, полученными с помощью машины», — рассказывает Александр Дмитриев.

В дистанционном формате 

Хотя преподаватель может перепроверить студенческие ответы, всё-таки доработанная программа будет способна справляться самостоятельно и предлагать обоснованные оценки.

«Сама идея создания данного программного обеспечения заключалась в том, чтобы облегчить трудозатраты преподавателя на этапе проверки устных ответов, — объясняет руководитель проекта. — Если возникнут конфликтные ситуации — например, учащийся не согласен с оценкой, то преподаватель может обратиться к записи и её расшифровке и, прочитав, самостоятельно проанализировать, корректно ли программа оценила результаты голосового ответа».
Конечно, такое решение подходит не для любых экзаменационных форматов. Например, на очных экзаменах программа не понадобится, а вот для онлайн-режима будет актуальна. Применение цифрового сервиса позволит проводить дистанционные голосовые экзамены с автоматическим оцениванием, в которых учащийся будет устно отвечать на вопрос виртуального преподавателя. 

«Сейчас много образовательных программ реализуется с применением дистанционных технологий, и учащийся может, находясь дома, давать голосовые ответы на экзаменационные вопросы, — говорит Александр Дмитриев. — В этот момент система может работать без участия преподавателя, предоставляя ему время на другие образовательные задачи».
Программу продолжают апробировать, улучшать, пробуют подключать современные языковые модели на основе нейронных сетей для улучшения оценивания ответов учащихся.