Des chercheurs de l'Université technique de Munich et de l'Université de Cologne utilisent l'IA pour fournir un soutien personnalisé en mathématiques aux élèves en analysant les mouvements oculaires. Découvrez l'impact potentiel de cette avancée sur l'éducation.
Un nouveau système d'apprentissage basé sur l'IA développé par des chercheurs de l'Université technique de Munich (TUM) et de l'Université de Cologne est sur le point de révolutionner l'enseignement des mathématiques en fournissant un soutien individualisé aux écoliers.
Le système innovant, décrit dans une étude publié Dans la revue Educational Studies in Mathematics, cette application identifie les points forts et les points faibles des élèves en mathématiques grâce à une webcam qui suit leurs mouvements oculaires. Elle permet de générer des conseils et des exercices personnalisés pour la résolution de problèmes, améliorant ainsi considérablement la capacité de l'enseignant à proposer un soutien sur mesure.
« Le système d'IA classe les modèles », a déclaré Achim Lilienthal, professeur de robotique à la TUM, dans un communiqué de presse.
À l'aide d'une webcam standard, le système capture les mouvements oculaires qui révèlent les zones de l'écran qui attirent le plus l'attention de l'élève. Ces schémas visuels sont ensuite convertis en cartes thermiques : les zones rouges indiquent une attention fréquente et les zones vertes les regards brefs. Grâce à l'analyse de ces cartes thermiques, le logiciel personnalise le contenu pédagogique pour chaque élève.
Maike Schindler, professeur de mathématiques dans les contextes d'éducation inclusive et spécialisée à l'Université de Cologne, a souligné la nouveauté et l'importance de la technologie.
« Suivre les mouvements oculaires dans un seul système à l'aide d'une webcam, reconnaître les stratégies d'apprentissage via des modèles et offrir un soutien individuel, et enfin créer des rapports de soutien automatisés pour les enseignants est complètement nouveau », a ajouté Schindler.
Sa collaboration de dix ans avec Lilienthal a été essentielle pour concrétiser cette technologie.
Financé par le ministère fédéral allemand de l'Éducation et de la Recherche (BMBF), le projet de recherche KI-ALF a récemment achevé le développement de cet outil innovant. Ce projet cible les élèves rencontrant d'importantes difficultés d'apprentissage des mathématiques, mais offre également des possibilités de personnalisation aux élèves performants.
Le système propose aux enfants diverses tâches mathématiques, comme compter des points dans des configurations de plus en plus difficiles. Les données de suivi oculaire révèlent quels élèves s'adaptent rapidement à ces défis et lesquels nécessitent un soutien supplémentaire.
« Les tâches impliquant des supports d’apprentissage numériques présentés visuellement sont particulièrement adaptées à cette approche », a ajouté Schindler.
Fort de son expérience en recherche en robotique, Lilienthal a surmonté le coût des technologies de suivi oculaire haut de gamme. En intégrant l'IA pour compenser la faible précision des webcams standard, les chercheurs ont développé un outil abordable et efficace pour les écoles.
« Aujourd’hui, cela ne fait aucune différence pour notre application que nous travaillions avec nos webcams ou avec des eye trackers haut de gamme », a-t-il ajouté.
L'école polyvalente Wulfen de Dorsten, en Rhénanie-du-Nord-Westphalie, est le premier établissement à adopter ce système d'apprentissage basé sur l'IA. Une proportion importante d'élèves de Wulfen présentaient des difficultés en arithmétique. Désormais, ce système, basé sur l'IA, permet à l'école d'accompagner un nombre bien plus important d'élèves simultanément, contrairement aux méthodes traditionnelles, qui limitent souvent l'accompagnement personnalisé à des séances individuelles avec les enseignants.
Cette avancée est particulièrement pertinente à une époque où les ressources éducatives, y compris les enseignants qualifiés, sont rares.
Schindler a salué le potentiel du système en ces temps difficiles.
« Surtout en période de pénurie de ressources et d’enseignants, notre système de promotion des compétences mathématiques de base est tout simplement un excellent soutien pour les écoles », a-t-elle conclu.
Source: Université technique de Munich