Steven Van Vaerenbergh, investigador en Inteligencia Artificial y sus aplicaciones a la Docencia en la Universidad de Cantabria, responde a algunas preguntas sobre cómo impacta e impactará en el futuro próximo en la educación en matemáticas el desarrollo de máquinas inteligentes. Steven organiza, junto con Philippe R. Richard y M. Pilar Vélez, el Symposium on Artificial Intelligence for Mathematics Education (AI4ME), que tendrá lugar en el CIEM entre el 28 de febrero y el 1 de marzo, y cuyos detalles pueden encontrarse en la web http://ai4me.unican.es/

¿Cuál es el papel que los avances tecnológicos pueden tener en la mejora de la enseñanza en Matemáticas?

Cuando se usa de forma efectiva, la tecnología estimula el interés de los estudiantes y ayuda a que desarrollen su comprensión de las Matemáticas. Por ejemplo, para estudiar geometría son muy populares hoy en día los entornos dinámicos de geometría como GeoGebra, que permiten explorar objetos geométricos y estudiar sus propiedades, arrastrando elementos de una figura. Al tratarse de apps interactivas, a menudo resultan más atractivas que el enfoque clásico que se basa en figuras estáticas en la pizarra o en los libros de texto.

Un segundo ejemplo de uso de la tecnología, que todos conocemos, es algo tan simple como la calculadora de bolsillo. Teniéndola a mano, a nadie se le ocurre calcular con lápiz y papel una raíz cuadrada de un número grande o multiplicar dos números grandes. En este caso, el estudiante puede delegar el cálculo "mecánico" a la calculadora y gracias a ella, pueda centrarse más en la parte creativa de la resolución del problema.

Hoy en día, muchos de los avances tecnológicos que estamos viendo siguen esta tendencia y permiten no solo hacer cálculos complejos de forma automática, sino que permiten también automatizar la resolución de problemas enteros, apoyándose en técnicas de inteligencia artificial. Un ejemplo de estas tecnologías modernas que ya llegó al gran público es la aplicación PhotoMath, que aunque a muchos docentes aún no les resulte conocida, es ampliamente utilizada por prácticamente por todos los estudiantes de secundaria, ya que es capaz de resolver (y explicar) problemas matemáticos del currículo de secundaria simplemente sacando una foto a la formulación matemática del problema.

¿Crees que la implantación de estos avances en las aulas se hace a buen ritmo o es demasiado lento?

La implantación de estas tecnologías se está haciendo de una forma muy poco generalizada. Históricamente, las matemáticas se han desarrollado esencialmente a través de la escritura y, como resultado de esto, parece que la mayoría de docentes sigue favoreciendo el discurso. Al mismo tiempo, varios matemáticos que están integrando herramientas tecnológicas en su investigación han comenzado a usarlas también en su enseñanza, renovando la relación tradicional de escribir para investigar y enseñar matemáticas.

En el currículo matemático de Educación Primaria, la única herramienta tecnológica y digital que se incluye de forma obligatoria es la calculadora de bolsillo. Este hecho puede sorprender, visto por un lado el tiempo que ha trascurrido desde la generalización de estos dispositivos y por otro lado la gran cantidad de tecnologías dirigidas al público de primaria que nos encontramos anunciados en Internet y en los medios a día de hoy. En el currículo de Educación Secundaria se recomienda usar algunas tecnologías más, como programas informáticos y hojas de cálculo, aunque aquí tampoco parece haber una estrategia uniformizada todavía.

¿Cómo ves la educación matemática en el futuro?

Creo que se va a hacer un uso tanto intensivo como extensivo de tecnología, desde la educación primaria hasta la carrera universitaria. No está claro todavía qué herramientas finalmente se usarán de forma generalizada, pero sí parece que por lo menos en las próximas décadas vamos a ver novedades de forma continua en el uso de la tecnología dentro del aula.

Muchas de estas herramientas ya se están introduciendo de forma gradual en la educación matemática y forman parte de las tecnologías que permiten estimular a los estudiantes y mejorar el aprendizaje de los conceptos del currículo actual. En los primeros cursos de la Educación Primaria, por ejemplo, se han hecho estudios que han demostrado que ciertos conceptos matemáticos se aprenden mejor a través de juegos. El aprendizaje de la representación simbólica de esos conceptos se pospondría hasta que el estudiante domine el pensamiento matemático de una forma más eficiente. Y hay indicaciones de que este enfoque también podría funcionar para estudiantes en cursos superiores, permitiéndoles entender conceptos más complejos de una forma intuitiva usando tecnología basada en videojuegos.

Tú has utilizado herramientas de inteligencia artificial para la educación pero también para otros fines tecnológicos. ¿Nos hablas un poco de eso?

He trabajado varios años como investigador en métodos de inteligencia artificial, en el desarrollo de teoría y algoritmos de "aprendizaje automático" (o "machine learning" en inglés). Estas técnicas permiten que un ordenador aprenda a llevar a cabo ciertas tareas a base de ver ejemplos que se le proporcionan. Se trata en general de tareas difíciles de programar a mano, como la predicción de indicadores o la detección de objetos en fotos. También he colaborado con algunas empresas para implementar soluciones industriales basadas en estas tecnologías. Todo ello se basa en la disponibilidad de datos, y como vivimos en una era de datos, estas técnicas son muy relevantes a día de hoy y están siendo usados en todos los sectores, incluso en el ámbito educativo.

¿Nos hablas de tu investigación en Didáctica de las Matemáticas e Inteligencia Artificial?

Mi investigación se centra en estudiar cómo debe adaptarse la enseñanza y el aprendizaje de las matemáticas a una realidad en que las matemáticas cada vez más, son hechas por máquinas. Si pensamos en un ordenador, está claro que puede hacer cálculos más rápidamente que cualquier humano, y por lo tanto no tiene sentido intentar competir con él, sino deberíamos centrarnos en habilidades que complementan esta capacidad de cálculo. Los avances en inteligencia artificial podrían conllevar la introducción de cambios sustanciales no solo en cómo se han de resolver determinados problemas sino, y sobre todo, en qué tipo de técnicas y problemas han de considerarse como objetivos de una enseñanza de las matemáticas que tenga en cuenta las nuevas tecnologías.

¿Qué esperáis conseguir con este encuentro en el CIEM?

El objetivo del encuentro en el CIEM es generar un espacio de investigación, reflexión y debate para comprender mejor los desafíos interconectados del "aprendizaje instrumentado" de las matemáticas y las "matemáticas instrumentadas". El encuentro contará por un lado con miembros de la comunidad de matemáticos, informáticos e ingenieros que están haciendo herramientas tecnológicas de inteligencia artificial, y por otro lado miembros de la comunidad de investigadores en educación y profesores de matemáticas. El espacio que pretendemos generar de ese modo permitirá a la comunidad educativa dar feedback a la comunidad de creadores de las herramientas sobre qué significa enseñar y aprender matemáticas en el marco de estas nuevas tecnologías.

Muchas gracias Steven por tus respuestas. Un abrazo y mucha suerte con el encuentro.