Developing a Generative AI Agent to Support Science Curiosity: A Theory-Informed Development and Initial Evaluation Study

إن الفضول هو الشرارة التي تحول المراقب السلبي إلى مستكشف نشط. إنه الشعور الذي ينشأ عندما نلاحظ فجوة بين ما نعرفه وما نريد فهمه، مما يدفعنا لطرح الأسئلة والبحث عن الإجابات. وفي عالم تعلم العلوم، يعد هذا الدافع أمراً جوهرياً؛ فالفهم الحقيقي لا يأتي من مجرد حفظ الحقائق، بل يأتي من خلال الصراع لشرح الظواهر، واختبار الأفكار، ومراجعة تفكيرنا عندما تظهر أدلة جديدة. بالنسبة لطلاب الجامعات، يعد هذا النوع من الاستقصاء هو جوهر تعليمهم، ومع ذلك، فإن واقع الفصول الدراسية الكبيرة والجداول المزدحمة غالباً ما يترك مساحة ضئيلة للسعي الشخصي البطيء وراء التساؤلات. قد يتعلم الطلاب كيفية إنجاز المهام، لكنهم نادراً ما يحصلون على الدعم الفردي المستدام اللازم لتحويل لحظة عابرة من الدهشة إلى عادة دائمة من التفكير العلمي.

لقد عرف الباحثون منذ زمن طويل أنه يمكن تنمية الفضول، لكن القيام بذلك على نطاق واسع يعد أمراً صعباً. تعتمد الطرق التقليدية غالباً على دفعات قصيرة من المفاجأة أو الحداثة لجذب الانتباه، لكن هذه اللحظات تكون عابرة، وهي لا تساعد الطالب بالضرورة على إغلاق الحلقة بين طرح السؤال وإيجاد إجابة مرضية. وهنا يبرز الإمكان الكامن للذكاء الاصطناعي التوليدي؛ فخلافاً للكتاب المدرسي الثابت أو الفيديو المسجل مسبقاً، يمكن للذكاء الاصطناعي الحواري أن ينخرط في حوار متبادل، يستجيب فيه لتشتت المتعلم المحدد في الوقت الفعلي. ومع ذلك، فإن مجرد توفر روبوت محادثة ليس كافياً؛ فإذا قدمت الآلة إجابات سريعة فقط، فقد يؤدي ذلك في الواقع إلى وقف عملية الاستقصاء بدلاً من تغذيتها. ويكمن التحدي أمام المصممين في بناء ذكاء اصطناعي لا يكتفي بحل المشكلات فحسب، بل يساعد المتعلمين على البقاء في تدفق عملية السؤال والاستكشاف والفهم.

ولمعالجة ذلك، شرع فريق من الباحثين من جامعات في الصين وفنلندا والولايات المتحدة وإستونيا في بناء واختبار نوع جديد من الرفيق الرقمي للتعلم. لم يكن هدفهم إنشاء معلم عام الإمكانيات يجيب على أي سؤال، بل تصميم أداة محددة قائمة على علم نفس كيفية عمل الفضول. لقد استندوا إلى إطار عمل ينظر إلى الفضول كدورة: يلاحظ المتعلم فجوة في معرفته، ثم يسعى للحصول على معلومات لسدها، ويختبر شعوراً مجزياً بالفهم عند إغلاق الفجوة، ثم يستخدم تلك المعرفة الجديدة لرصد الفجوة التالية. أراد الباحثون معرفة ما إذا كان بإمكان وكيل ذكاء اصطناعي، مصمم بعناقة لدعم كل خطوة من هذه الدورة، أن يساعد طلاب الجامعات ليس فقط على الشعور بالفضول في اللحظة الراهنة، بل وأيضاً على تطوير عادة أكثر ديمومة من الاستقصاء العلمي.

أمضى الفريق شهوراً في تطوير هذا الوكيل، وصقله من خلال عملية جمعت بين النظرية النفسية والتغذية الراجعة المباشرة من الطلاب. لقد برمجوا الذكاء الاصطناعي ليعمل كرفيق دافئ ومشجع بدلاً من أن يكون مدرساً صارماً. فعندما يتفاعل الطالب مع مقال علمي، يقوم الوكيل بدعوته لإثارة أي نقطة غموض أو اهتمام. وبدلاً من تقديم تعريف من الكتاب المدرسي فوراً، يقدم الوكيل شروحات مصممة خصيصاً وفقاً لصياغة الطالب، ويربط الفكرة الجديدة بأمثلة من الحياة اليومية، ثم يحفز الطالب بلطف للتفكير فيما تعلمه للتو. ومن الأهمية بمكان أن الوكيل صُمم لتقليل المخاطر الاجتماعية المرتبطة بطرح الأسئلة؛ ففي قاعة محاضرات جامعية كبيرة، قد يتردد الطالب في طرح سؤال "بسيط" خوفاً من الأحكام. ومع الذكاء الاصطناعي، يختفي هذا الحاجز، حيث يوفر الوكيل مساحة آمنة حيث يتم تطبيع حالة عدم اليقين، ويُعامل كل سؤال كخطوة صالحة في عملية التعلم.

لاختبار مدى نجاح هذا النهج، استعان الباحثون بـ 137 طالباً جامعياً وتم توزيعهم عشوائياً على مجموعتين من أجل سلسلة من ثلاث جلسات تعليمية على مدار أسبوعين. انخرطت مجموعة واحدة مع وكيل الذكاء الاصطناعي، حيث أجرت محادثات مفتوحة حول المقالات العلمية التي قرؤوا، بينما كانت المجموعة الأخرى، والتي مثلت مقارنة قوية، مطالبة بممارسة التساؤل الذاتي. لم تُترك مجموعة المقارنة هذه دون عمل؛ بل طُلب منهم توليد أكبر عدد ممكن من الأسئلة حول المقالات نفسها، وهي طريقة مثبتة لتنشيط الفضول. ضمن هذا التصميم أن كلتا المجموعتين كانتا تفكران وتطرحان الأسئلة بنشاط، مع كون الفرق الرئيسي الوحيد هو ما إذا كانتا ستتلقيان تغذية راجعة تكيفية فورية من الذكاء الاصطناي.

قدمت النتائج صورة دقيقة لكيفية تأثير هذه الأدوات على التعلم. فعند النظر إلى مشاعر الفضول الفورية خلال كل جلسة، أظهرت كلتا المجموعتين نمطاً متشابهاً؛ فمع انتقالهم من قراءة المقال إلى استكشاف الموضوع، زاد فضولهم المُبلغ عنه. يشير هذا إلى أن مجرد فعل توليد الأسئلة، سواء بمفردهم أو مع شريك، قوي بما يكفي لإثارة الاهتمام. لم ينتج وكيل الذكاء الاصطناي طفرة دراماتيكية في هذه المشاعر اللحظية مقارنة بالطلاب الذين عملوا بمفردهم.

ومع ذلك، تغيرت القصة عندما نظر الباحثون إلى التأثيرات طويلة المدى على توجه الطلاب العام نحو العلوم. فبينما لم تظهر مجموعة التساؤل الذاتي أي تغيير ملحوظ في فضولهم العام على مستوى السمات بعد الجلسات الثلاث، أظهرت المجموعة التي تفاعلت مع وكيل الذكاء الاصطناي زيادة ملموسة. تشير البيانات إلى أن الذكاء الاصطناعي ساعد الطلاب على تراكم سلسلة من تجارب الاستقصاء الناجحة الصغيرة. فمن خلال تقديم تغذية راجعة في الوقت المناسب أدت إلى إغلاق الحلقة بين السؤال والإجابة، ومن خلال تقديم التشجيع الذي أبقى الطلاب منخرطين، ساعد الوكيل في تحويل لحظات الفضول المنعزلة إلى دورة تعزيزية. وأفاد الطلاب أن الوكيل ساعدهم على بناء شبكة متصلة من المعرفة، وجعلهم يشعرون بالكفاءة، وقلل من الجهد المطلوب لاستكشاف المواضيع المعقدة.

وكشفت المقابلات النوعية مع مجموعة فرعية صغيرة من الطلاب الذين استخدموا الوكيل عن سبب حدوث هذا الاختلاف. وصف هؤلاء الطلاب الوكيل بأنه يقدم ثلاثة أنواع متميزة من الدعم: أولاً، قدم دعماً معرفياً عبر تبسيط الأفكار المعقدة وربطها بما يعرفونه بالفعل. ثانياً، قدم دعماً عاطفياً، مما خلق شعوراً بالدفء والتشجيع جعل عملية التعلم تبدو أقل رهبة. وثالثاً، ولعل الأهم، قدم دعماً وقائياً؛ فقد شعر الطلاب بالحرية في طرح أسئلة قد يكونون خجولين من طرحها على أستاذ بشري، لعلمهم أن الوكيل لن يحكم عليهم. سمحت هذه السلامة لهم بالاستمرار رغم الصعوبات وتجربة الرضا الناتج عن حل حالات عدم اليقين الخاصة بهم.

تخلص الدراسة إلى أنه بينما يعد مجرد طرح الأسئلة بداية جيدة، فإن الطريقة التي تُجاب بها تلك الأسئلة تهم بعمق للتعلم طويل الأمد. لم يكتفِ وكيل الذكاء الاصطناعي بالإجابة على الأسئلة فحسب، بل ساعد الطلاب على تجربة دورة المكافأة الكاملة للفضول. لقد أرشدهم من الشرارة الأولى للسؤال عبر صراع البحث عن إجابة، وصولاً أخيراً إلى الرضا عن الفهم، وهو ما دفعهم بدورهم للرغبة في طرح السؤال التالي. ويشير الباحثون إلى أن نتائجهم أولية وأن التدخل كان قصيراً نسبياً، حيث استمر لبضعة أساباء فقط. وهم يقترحون أنه لكي تصبح هذه التغييرات عادات دائمة، قد يكون التفاعل طويل الأمد ضرورياً. ومع ذلك، تقدم الدراسة مخططاً تصميمياً واضحاً لمستقبل التكنولوجيا التعليمية؛ فهي تظهر أن الدور الأكثر قيمة للذكاء الاصطناعي في تعليم العلوم قد لا يكون بأن يكون الشخص الأكثر ذكاءً في الغرفة، بل أن يكون الشريك الأكثر دعماً في رحلة الاكتشاف، مما يساعد المتعلمين على بناء الثقة والمهارات للاستمرار في طرح سؤال "لماذا" لفترة طويلة بعد انتهاء الدرس.