הרובוט שידע לשאול: מרכז מחקר חדש מתמקד בשיפור הלמידה

מאז תחילת המאה ה-20 כמעט שלא השתנו בתי הספר ושיטות הלימוד הנהוגות בהם, אבל בשנים האחרונות הטכנולוגיה מחייבת את מוסדות החינוך וההשכלה הגבוהה לחשב מסלול מחדש. בעידן שבו כל המידע זמין בלחיצת כפתור, אין עוד משמעות להעברה של ידע בלבד ממוח למוח. מה, אם כן, יש ללמוד בבתי הספר ובאוניברסיטאות?

השאלות הללו מולידות לאט-לאט מהפכה בתחום החינוך, שצפויה להגיע בעתיד הקרוב גם אל הכיתות עצמן. במרכזה עומד המושג "למידה משמעותית", שפירושו עידוד יצירתיות, ביקורתיות, חשיבה עצמאית והסקת מסקנות. ואם כבר עושים מהפכה בחינוך, כדאי לשלב בה גם את הידע שנצבר בעשורים האחרונים על אופן פעולתו של המוח: כיצד הוא חושב, מבין, יוצר ומבקר?

על הרקע הזה הוקם לאחרונה מרכז המחקר Minducate באוניברסיטת תל-אביב, שאמור להיות בית לחוקרים מתחומים רבים, המתמקדים בלמידה. המרכז הוא מיזם של פרויקט TAU Online (לימודים אקדמיים מקוונים) שבראשו עומד יובל שרייבמן ושל בית הספר למדעי המוח על שם סמי סגול. "הנחת המוצא שלנו היא שיש לשלב פקולטות רבות ככל הניתן במאמץ, ובמרכז יחקרו תחומים כמו רגשות בזמן למידה, טכנולוגיות של מציאות וירטואלית ומועשרת, רובוטים ועוד", אומר שרייבמן, ופרופ' אורי אשרי מבית הספר למדעי המוח מסביר איך זה יעבוד: "בבסיס כל פרויקט במרכז עומדים חוקרים מוכשרים צעירים, מסיימי דוקטורט מהארץ ומהעולם, שהציעו רעיונות בשיתוף עם מיטב החוקרים באוניברסיטה. החוקרים הצעירים יקבלו מימון לשנתיים, והדרכה צמודה בנושאי יזמות, ניהול פרויקטים ומנהיגות, כולל תמיכה וייעוץ מהתעשייה, כדי לסייע להם לקדם את הרעיונות שלהם לכדי מוצרים ופתרונות".

ד"ר דנה בר און, מנהלת קשרי אקדמיה-תעשייה בבית ספר סגול למדעי המוח, מוסיפה כי השילוב בין מחקר לפעילות של ממש בעולם הטכנולוגיה או בקהילה ייצור גם מעבדת יזמות באוניברסיטה, שהיא חלק מההיפתחות של המוסד לעולם החדש".

בפרויקט שותפים היום 1,500 חוקרים מ-140 מעבדות באוניברסיטת תל-אביב ובבתי החולים המסונפים לה. המדור הפעם מתמקד בעבודתן של ארבע חוקרות.

טקסט כמציאות מדומה: לנוע עם התחביר

האם אפשר לרתום מציאות מדומה לעזרה בלימוד דבר מופשט כמו טקסט? בקריאת משפטים? בזה בדיוק עוסק המחקר של ד"ר אורלי פרומן, בהנחיית פרופ' נעמה פרידמן, ד"ר גל רז וד"ר ריקרדו טרש.

"אנחנו משלבים מציאות מדומה ועקרונות של מיינדפולנס כדי לעזור לתלמידים שמתקשים בקריאה ללמוד לקרוא משפטים מורכבים", היא אומרת. מהו משפט מורכב? לדוגמה, "האמא של הילדה שליטפה את החתולה אוהבת גלידה".

מי אוהבת גלידה? האמא? הילדה? החתולה? מתברר שניתן למפות את המשפט במרחב, כאשר נושא המשפט הוא במרכז, ויתר רכיביו קרובים או רחוקים ממנו על פי תפקידם במשפט. מיפוי כזה תורם להבנה אינטואיטיבית של מבנה המשפט.

אבל טכנולוגיית הלמידה הווירטואלית שמתכנת פורמן לפתח עושה יותר מכך. התלמיד עומד במרחב ורואה את מבנה המשפט. כשהוא נשאל "מי אוהבת גלידה", עליו לנוע לעבר התשובה הנכונה. אם הוא נע בכיוון הנכון, התמונה מתחדדת והצבעים נעשים עזים יותר - בדיוק כמו כאשר ממקדים קשב במציאות באמצעות כלים של מיינדפולנס. "כך התלמיד מקבל פידבק אינטואיטיבי ולא מודע, המעיד שהוא הולך בכיוון הנכון", אומרת ד"ר פורמן. הפידבק הלא מודע אמור לאפשר לתלמיד להטמיע את העקרונות באופן טבעי יותר מאשר פידבק מודע כמו "נכון" או "לא נכון", שדווקא עלול להסיט את הקשב שלו מן המשימה.

- מדוע דווקא מציאות מדומה?

"ההשערה היא שהתנועה התחבירית מקבילה לתנועה במרחב. לכן כאשר נעים, המבנה של המשפט נכנס לזיכרון של תנועות הגוף, נוסף על הזיכרון הקשור בטקסט. התנועה המוטורית מעשירה את הזיכרון".

החוקרים עצמם התנסו במציאות מדומה לפני שהחלו בפרויקט. "מדהים אותי עד כמה המציאות המדומה משתלטת על החוויה שלנו באופן מלא ומוחלט", אומרת ד"ר פורמן. "בתוך רגעים, אתה מקבל על עצמך את המגבלות של הסביבה החדשה. לא הבנתי מדוע אני לא יכולה לצעוד קדימה. שכחתי שאני בחדר של שני מטרים רבועים".

"טקסט הוא אמנות שהכי פחות מתחנפת לחושים", היא מוסיפה. "עבור ילדים, הטקסט הטהור אינו מחזיק קשב במשך זמן רב. בשנים האחרונות, תלמידים פיתחו יכולות מופלאות בתחום של 'איך לא לקרוא טקסט'". אולם עד היום טקסט הוא הדרך הזולה והמהירה ביותר להעביר מידע, ולכן הוא לא ייעלם. חייבים להנגיש אותו לדור הבא. מכאן חשיבות הפרויקט.

ד"ר פורמן מאמינה שהגיע הזמן לקחת את טכנולוגיות הלמידה צעד אחד קדימה. "היום הגישה לטכנולוגיה בחינוך היא לעתים קרובות 'נשתמש בטכנולוגיה כי היא שם. נשים את הספר על טאבלט כי יש כבר טאבלט. נלמד באמצעות מחשב כי יש מחשב. אולם זו גישה מוגבלת. המוח עובד על מוטיבציה ורגשות שקשה יותר לחקור אמפירית, אך הם חיוניים ללמידה, והטכנולוגיה יכולה להיות בעלת השפעה אדירה עליהן".

 משקפיים של מציאות מדומה / צילום: רויטרס

הרובוט הסקרן: כך מדרבנים תלמידים

הרעיון למחקר המוצג כאן נולד דווקא מהשאלה מדוע לימודים מקוונים לא הצליחו לכבוש את מקומן של האוניברסיטאות. "בשנים 2008-2009, תקופת המשבר הכלכלי הגדול, החלו להתפתח גם הקורסים המקוונים ברמה האוניברסיטאית. האוניברסיטאות היו מבועתות וחישבו את קצן לאחור", מספרת ד"ר רינת רוזנברג-קימה, דוקטור למערכות למידה עם רקע במדעי המחשב ותואר שני בפסיכולוגיה. באותה תקופה היא הייתה ברואנדה ועסקה בבניית תוכניות לימוד להוראת מדעי המחשב. "ברואנדה, לרוב התושבים אין כסף לשלם על לימודים באוניברסיטה או נגישות אליהן, כך שהקורסים המקוונים הם פתרון נהדר", היא אומרת ומספרת שהיא עצמה, מאחר שהייתה רחוקה מהמוסדות שבהם למדה, החליטה להתנסות בלימודים מקוונים והתוודעה ליתרונות השיטה.

"אבל בסופו של דבר הקורסים המקוונים לא השתלטו על העולם", היא אומרת, "נראה שהם לא מציעים את החוויה החברתית שלימודים באוניברסיטה מציעים ולא מאפשרים את יצירת הקשרים שהם ערך מוסף משמעותי של הלימודים".

לרוזנברג-קימה היה ברור שיש עוד דרך לעשות כדי שלמידה תהיה גם טכנולוגית וגם חברתית וחווייתית. היא הצטרפה לפוסט-דוקטורט ב"מעבדת הסקרנות" של החוקר הבינתחומי ד"ר גורן גורדון (דוקטורט בפיזיקה קוואנטית ותארים ברפואה ובנוירופסיכולוגיה), הנמצאת בחוג להנדסת תעשייה בפקולטה לתעשייה באוניברסיטת תל-אביב. "פיתחנו את 'הרובוט הסקרן' ששואל שאלות מעוררות סקרנות בתקווה להדביק את הילדים סביבו בסקרנותו", היא מספרת.

- מהו רובוט סקרן?

"זו הייתה שאלת היסוד שלנו. רובוט סקרן הוא רובוט שבוחר לעשות פעולות שיובילו אותו ללמידה מקסימלית. לדוגמה, הוא לא בוחר במשימה הכי קלה, אלא את המשימה הכי קשה שסביר שהוא יוכל להשלים. בתוך כך, הוא אומר, 'אני אבחר במשימה הזאת, כי אלמד ממנה את המקסימום'. ראינו שילדים מושפעים מהרובוט הזה, ובחברתו גם הם נוטים לבחור במשימה המורכבת יותר".

כך לגבי ילדים בני 5, אך מה לגבי סטודנטים באוניברסיטה? בכך יעסוק המחקר החדש שלה, שישלב רובוטים בקבוצות לימוד של סטודנטים. "המטרה היא שהרובוט ישפר את דפוסי הלמידה בקבוצה - ישאל שאלות, ישים לב לתשובות הסטודנטים, יציע לשני חברים לדון זה עם זה, ימנע מסטודנט אחד להשתלט על הקבוצה, יעזור להם לנהל את הזמן כך שלא יסטו מהנושא".

- זה לא ילחיץ את הסטודנטים?

"אנחנו לא יודעים בדיוק, משום שזה אף פעם לא נעשה, אולם מחקרים קודמים מראים כי לסטודנטים חשוב מאוד הפידבק. הוא גורם להם ללמוד יותר. היום, ברוב הכיתות אין פידבק מיידי, אולם בכיתות שבהן שולבו מכשירים כמו 'קליקרים', שאפשרו לסטודנטים לענות על שאלות תוך כדי השיעור ולקבל פידבק מיידי אם אמנם הבינו את החומר, הסטודנטים היו מעורבים יותר בשיעור וגם נהנו יותר. גם המרצה קיבל תוך כדי השיעור פידבק מיידי - אם החומר שהעביר אכן הובן על ידי התלמידים".

- סטודנטים לא יחשדו שהרובוט מרגל אחריהם?

"אנחנו נבחן את האפשרות שהשיחה עם הרובוט תהיה אנונימית, כך שלא יחושו שמרגלים אחריהם. אנחנו גם נבחן עד כמה משמעותית צורת הרובוט - האם כדאי שייראה כמו רובוט או דווקא יהיה חסר צורה מוגדרת? יכול להיות שכאשר רובוט אינו נראה כמו רובוט, פחות חוששים ממנו, אבל אולי מקשיבים לו פחות".

 רינת רוזנברג-קימה ורובוט / צילום: תמונה פרטית

מסך במקום לוח: כובד המשקל עובר לתלמיד

במרכז מתבצע גם מחקר הקשור בהטמעה של טכנולוגיות שונות בכיתת הלימוד, המכוונות ללמידה משמעותית, כלומר למידה שיש בה אקטיביות, הצגת שאלות, הבעת מחשבות ורגשות בנושא הלימוד, שיתוף פעולה קבוצתי ודיון.

אחת הטכנולוגיות מאפשרת לדוגמה לתלמידים להעלות פרויקט שלהם למסמך משותף המוקרן על הקיר: כל קבוצה עובדת על חלק מהפרויקט, ובהדרגה הוא נחשף במלואו, למשל ציור של גוף האדם או פתרון חידה המורכבת מחלקים.

המטרה היא להעביר את כובד המשקל מהמרצה לתלמיד, ולאפשר לו ללמוד גם כשאין מורה או מרצה בכיתה, או כאשר המורה אינו בהכרח דמות בעלת יכולות פרזנטציה נדירות. כך, מעבירים את האחריות ללמידה לתלמיד או לסטודנט. "זה מאפשר להם להשתחרר מעצלנות, מכבלים, להרגיש שהם באמת יוצרים ולומדים משהו, ולדעת שככל שישתתפו, כך יספגו יותר. אם לא עשית - הפסדת", אומרת לימור רדוסקוביץ, המשתתפת בפרויקט.

 מסך בכיתה / צילום: רויטרס

זיכרון חזותי: כמה פרטים אתם זוכרים כשאתם נכנסים לחדר?

הדוקטורט של החוקרת אילה אלון עוסק בשיפור הזיכרון החזותי קצר הטווח. נניח שאתם נכנסים לחדר מלא באנשים, ועליכם לקלוט אותם במהירות ולזכור כמה שיותר פרטים מהמתרחש בחדר - כמה פרטים תוכלו לזכור? לדברי אלון, המספר נמוך להחריד, בממוצע כארבעה פרטים בלבד בזיכרון קצר הטווח. "ידוע שיש הבדל בין אנשים ביכולתם לזכור פרטים בזיכרון חזותי קצר טווח, וההבדלים הללו מנבאים הבדלים אחרים רבים כמו הבדלי קוגניציה והבדלים ביכולות הקשב והריכוז", אומרת אלון, שכיום בוחנת במסגרת עבודת הדוקטורט שלה אם ניתן לשפר את היכולות הללו.

אלון מספרת על האופן שבו הגיעה לרעיון הזה: "לקחתי סמינריון בתחום זיכרון חזותי קצר טווח אצל פרופ' רועי לוריא, והוא כל כך עניין אותי שהחלטתי להשתתף בו שוב גם בשנה השנייה שלי בתואר, וגם בשנה השלישית. בכל פעם שקראתי את המאמרים בסמינריון והשתתפתי בדיונים, נגלו לי רעיונות נוספים במאמרים האלה. אחד המאמרים היה מכתב העת Nature, שהעלה את האפשרות שההבדל בזיכרון החזותי בין אנשים אינו נובע מכך שאצל מישהו ה'מחסן' לפרטים חזותיים גדול יותר, אלא ייתכן שאנשים נבדלים ביכולת שלהם לזכור דווקא את הפרטים החשובים. משהו הטריד אותי לגבי המאמר הזה. הרגשתי שיש בזה עוד משהו, ואז עלה הרעיון שאם יכולת סינון הפרטים היא החשובה, ניתן אולי לשפר אותה".

אלון גילתה שכאשר היא נותנת לאנשים רמזים היכן צפויים להופיע הפרטים החשובים, הזיכרון שלהם לפרטים האלה משתפר. "גם כשאני נותנת להם רמזים היכן לא צפויים להופיע פרטים חשובים, זה יעזור להם. לדוגמה, אם את מחפשת את הבת שלך בגינה ויודעת שהיא לא אוהבת להתגלש במגלשה, אז תזניחי את כל אזור המגלשה והזיכרון לפרטים אחרים בתמונה שלפנייך ישתפר", היא מסבירה.

עם זאת, התברר שיש רמזים שלא תורמים. "גילינו שאנשים מתקשים להזניח אזורים שלמים בשדה הראייה לאורך זמן, אלא רק לזמן מוגבל. זה הגיוני. מבחינה אבולוציונית לא כדאי להזניח אזורים לזמן רב, כי אולי תצוץ מהם סכנה".

עדיין לא ידוע אם תרגול של סינון חזותי כזה משפיע גם על הקוגניציה ועל היכולת להתמיד בקשב וכן על יכולות אחרות חשובות בחיינו המודרניים, הנמצאות במתאם עם זיכרון חזותי קצר טווח משופר. המחקר שבו תשתתף אלון במיזם Minducate עוסק בפער שבין זיכרון והבנה ולייצוג שלהם בהדמיה מוחית. "קיימים מחקרים רבים הבוחנים כיצד נראית הפעילות במוח כאשר אנחנו זוכרים דבר מסוים לעומת הפעילות במוח כאשר איננו מצליחים לשכוח אותו. במחקר שלנו נציג משימות של הבנה, שהן מעבר לזיכרון, ונראה אם דפוסי הפעילות של הבנה במוח דומים לאלה של זיכרון ארוך טווח, או שיש בהם מעבר לכך. כמו כן, תיבחן בניסוי ההשפעה של למידה חוזרת של פרט שקודם לכן לא נזכר או לא הובן על הזיכרון וההבנה".

- מהי בעצם הבנה? אילו משימות בוחנות אותה?

"זו אחת הסוגיות שבהן עסקנו ב-Boot camp של Minducate. אני לא מגיעה מתחום החינוך, שבו ודאי נערכו מחקרים רבים בעניין, אבל בעיקרון הבנה היא היכולת להשתמש בידע גם בהקשר חדש. הסקת מסקנות מן הידע מעידה גם היא על הבנה, ומהווה עוד צעד קוגניטיבי".

 אילה אלון / צילום: תמונה פרטית