LLM 智能体能检验教育理论吗?
以前,我写过一篇文章:为什么教育机构无法转向主动学习的七个假设。
在那篇文章里,我提出了一个问题:主动学习和个别最优化学习的想法明明很早就存在,为什么教育机构却没有大幅转向这些方向。其中一个假设是,学习效果本身很难测量,或者很难测出主动学习和被动学习到底哪一个更好。另一个假设是,教师可能无法适应主动学习,或者教师资源很难确保。
这次,我做了一项接近这个问题后续的研究。
Agent-Based Theory Testing: Bloom’s 2-Sigma Problem (GitHub)
Can LLM Agents Test Social-Science Theory? (zenode)
主要处理的主题是,能否使用 LLM 智能体来建立一个检验社会科学理论的实验台。在这个前提下,我选择的题材是 Benjamin Bloom 的 2 sigma 问题。粗略地说,这是一个很有名的主张:带有 1 对 1 tutoring 的完全掌握学习,会比传统的集体授课产生大得多的学习效果。
我从一开始就不认为 LLM 能够原样再现并检验人类社会。通过这种尝试来调查 LLM 智能体的可能性和限制,也是这项研究的目的之一。我想做的是,建立一个小的实验场,在那里安全地尝试教育理论,并确认这个实验场能测什么、不能测什么。
在这个意义上,几年前只能先放下假设的问题,或者原本以为需要花几年通过实践慢慢验证的问题,这次能够稍微往前推进了一步。这也让我再次感到,一场强力的技术革新正在进行中。
结果有些意外
一开始,我期待 1 对 1 的个别指导会显示出相当强的优势。既然题材是 Bloom 的 2 sigma 问题,这个预期也很自然。谈到 AI tutor 时,「每个人都有一位自己的老师」这种想象也很强。
但是,在这次 LLM 智能体实验中,个别指导并没有明确胜出。
我使用了一个名为 Zarn Tokens 的人工规则领域,也就是这次新做的游戏,并在 7 个世代中不断重做实验。早期实验中,确实出现过讨论或某些授课形式看起来很强的结果。但其中包含很多交络,也就是会扭曲结果的其他因素。前提知识没有充分对齐。多个学习者读的是同一次生成出来的对话。不同授课形式下可用于学习的机会和 token 量不同。评分器也不能很好处理自由记述回答,等等。
把这些偏差逐步处理后,最终实验中,教育条件之间的差距缩小到 10 个百分点。另一方面,学习者认知 profile 之间的差距达到了 38 个百分点。也就是说,在这个实验环境中,比起授课形式,学习者具有什么样的记忆限制和认知倾向看起来更重要。
这并不是「对人类来说个别指导也不太有效」的结论。这里的对象不是人类,而是 LLM 智能体;任务也是人工设计的规则领域。如果误读这一点,就会误解这项研究的意义。
另外,也可能正是通过个别指导,学习者的性质或状态会被改变。也许 2 sigma 问题的本质部分反而在这里。
不过,至少可以说,测试教育理论时,貌似合理的效果检验很容易做出来,但直接使用那个结果是危险的。另一方面,通过这个过程,我们可以获得许多线索:影响结果的可能不只是授课形式本身,还包括前提知识、评价方法、样本独立性、学习机会差异、学习者性质等因素。
学习效果仍然很难测量
以前的文章里,我也写过学习效果很难测量。这次研究让这一点变得更加具体。
例如,某种授课形式之后分数上升了,那到底是授课形式的效果吗?还是因为前提知识刚好对齐了?因为对话质量刚好很好?因为学习者本来就适合这种形式?还是因为评分方法对那种回答形式更有利?
在人类研究中这很难,在 LLM 智能体研究中也同样困难。甚至还有另一种危险:因为所有日志都保留下来,条件也看起来能被清楚分开,所以更容易产生「已经测到了」的感觉。
这次研究中最重要的,恐怕不是判定个别指导和集体授课谁赢了。而是必须持续怀疑,自己的每一个实验到底测到了什么。
1 对 1 并不会自动变好
另一个有趣的点是,个别指导似乎对教师侧的准备和知识水平要求更高。
在集体授课中,教师可以把一段相对完整的说明设计成课程并传达出去。当然,好的集体授课并不简单。但至少有一个核心任务:设计说明,并把它传达出去。
而在个别指导中,教师需要当场看出每个学习者的误解,适当地改写表达,补充信息,并持续确认理解。如果教师无法诊断学习者到底哪里不懂,即使花 1 对 1 的时间,也不一定有意义。甚至可能强化错误理解。
也就是说,并不是「1 对 1 就会自动变好」。要真正发挥 1 对 1 的作用,教师侧的设计能力和诊断能力非常重要。这也适用于 AI tutor。只返回个别化回答是不够的。系统必须检测学习者的误解,决定以什么顺序介入,决定哪些部分要让学习者自己思考。
这一点也和我在实际工作中的经验非常吻合。
这和此前文章中的假设相连:教师能否适应主动学习,教师资源是否足够。主动学习和个别最优化不只是减少教师工作量。某些情况下,它们会大幅改变教师所需的能力。
不要只看形式,要看设计、诊断和介入
总的来说,通过这次实验,我对主动学习的看法比以前稍微变了。
对于 LLM 的可能性和现阶段的限制,我也获得了更实践性的感觉。
主动学习和个别最优化学习,并不是可以替代传统学习的魔法形式。问题并不只是单纯改变形式。重要的是,设计出能让学习者之间的差异变得可见的学习过程,然后让教师和系统能够根据这些差异进行诊断和介入。
这样想的话,教育机构无法转向主动学习,并不只是因为没有理解新的理念。为了处理学习者差异,测量、教师的诊断技能、授课设计、评价、成本,都必须一起改变。只改变形式,意义不大。
这是一个地味的结论。个别指导还是集体授课,主动学习还是被动学习,这样的对立更容易理解。但实际上,比起采用哪种形式,更重要的是在那种形式中诊断什么、如何介入、以及把什么判断为学习。我其实还挺喜欢这个地味的结论。