Turun yliopiston koordinoima lähes kolmen miljoonan euron hanke hyödyntää tekoälyavusteista silmänliikeanalytiikkaa yksilöllisten oppimisprosessien tunnistamiseen ja tehokkaampien opetusstrategioiden kehittämiseen.

Eurooppalaiset lukutaitotutkimukset, kuten PIRLS ja PISA, ovat paljastaneet huolestuttavan suuntauksen: oppilaiden luetun ymmärtäminen on heikentynyt merkittävästi monissa Euroopan maissa. Luetun ymmärtämisen heikentyminen vaikuttaa nuorten ja aikuisten akateemiseen menestykseen, uranäkymiin ja osallisuuteen yhteiskunnassa. Samaan aikaan eurooppalaiset koulujärjestelmät painivat odotusten ristiaallokossa: yksilöllisen opetuksen tarjoaminen monimuotoisissa luokissa on haastavaa, opettajat ovat ylityöllistettyjä ja heistä on pula.

Eye-tracking and AI for Enhanced Teaching eli EYE-TEACH -hanke pyrkii vastaamaan näihin haasteisiin tutkimalla ja kehittämällä uudenlaisia työkaluja opettajien käyttöön. Hankkeen tavoitteena on ymmärtää paremmin yksilöllisiä oppimisprosesseja sekä tukea oppimista käyttämällä tuoreinta silmänliiketutkimusta ja tekoälyavusteisia teknologisia ratkaisuja.

Turun yliopiston professori Johanna Kaakinen kertoo, että hankkeessa tutkitaan ja hyödynnetään silmänliikemenetelmällä saatavaa tietoa siitä, mitä oppilaan mielessä tapahtuu lukemisen aikana. Hanke on saanut kimmokkeensa Turun yliopiston monitieteisestä Turku EyeLabs -silmänliikelaboratoriosta ja siellä tehdystä pitkäjänteisestä lukemiseen liittyvästä tutkimuksesta.

EYE-TEACH-hankkeen yhtenä tavoitteena on kehittää tekoälyavusteinen alusta datalle, jota kerätään silmänliikemenetelmän avulla. Kyseisellä menetelmällä voidaan esimerkiksi tunnistaa, mitkä tekstin kohdat aiheuttavat oppilaalle vaikeuksia. Lisäksi silmänliikkeet heijastavat muun muassa yksittäisten sanojen tunnistamista, lukustrategioita, tiedon käsittelyyn liittyvää kuormitusta ja kiinnostusta tekstiin.

– Silmänliikkeiden perusteella voi olla mahdollista sanoa, minkä vuoksi joku ymmärtää tekstin onnistuneesti, ja joku toinen kamppailee ymmärtämisen kanssa, Kaakinen sanoo tiedotteessa.

Silmänliikedatan tulkitseminen on kuitenkin työlästä eikä siitä sellaisenaan ole apua opettajille. EYE-TEACH-hankkeessa kehitteillä oleva alusta analysoi kerättyä dataa ja tarjoaa myös opettajille suosituksia siitä, minkälaista apua kukin oppilas voisi tarvita.

Uusien työkalujen kehittämisen lisäksi hanke kiinnittää Kaakisen mukaan erityistä huomiota eettisiin kysymyksiin: eurooppalaiseen lainsäädäntöön on viime vuosina tullut paljon muutoksia liittyen tekoälyyn ja biotunnisteiden kuten sormenjälkien, kasvokuvien ja DNA:n käyttöön. Se, onko pelkästään silmänliikedatan perusteella mahdollista tunnistaa tietty henkilö, on vielä epäselvää, mutta tunnistus saattaa olla mahdollista, jos yhdistetään useampia tietolähteitä.

– Tästä syystä oppilaiden tietosuojan varmistaminen tai silmänliikedatan vinoutuneiden tulkintojen välttäminen on hankkeessa erityishuomion alla. Hankkeessa on myös mukana Italian kansallisen tutkimusneuvoston tutkimuseettinen keskus, joka tutkii eurooppalaista lainsäädäntöä ja tuottaa käytännön viitekehyksen silmänliikedatan ja tekoälyn eettisestä käytöstä koulutuksessa, Kaakinen kertoo.

Koska EYE-TEACH-hankkeen tavoitteena on tuottaa uusia työkaluja opettajien käyttöön, ovat opettajat aktiivisessa roolissa alusta saakka. Kaakisen mukaan he pääsevät mukaan kehittämään ja arvioimaan uusia työkaluja.

– Tämä takaa, että ratkaisut vastaavat todellisiin tarpeisiin koululuokissa, hän kertoo.

Kolmen vuoden rahoituskauden päätteeksi hanke tuottaa avoimen materiaaliresurssin, jonka avulla sidosryhmiä ohjataan turvallisesti soveltamaan tekoälyavusteista silmänliikeanalytiikkaa koulutuksessa.

– Hanke ei tietenkään tule ratkaisemaan resurssipulaa kouluissa, mutta siitä saatava tieto voi mahdollistaa aivan uudenlaisten kohdennettujen ja tehokkaiden opetusmenetelmien kehittämisen.

Kolmevuotista hanketta koordinoi Turun yliopiston psykologian ja logopedian laitos. Muut konsortion jäsenet ovat Universiteit Antwerpen (Belgia), Universitat de València (Espanja), Open Universiteit (Alankomaat), Across Limits (Malta), Consiglio Nazionale delle Ricerche (Italia), Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (Saksa), Centrum Nauki Kopernik (Puola), Intralíneas (Espanja), Blickshift (Saksa), Lexplore (Ruotsi). Hanketta rahoittaa Horisontti Eurooppa -ohjelma.

Aamuset-kaupunkimedia (AKM)