Harvard University: в РКИ по физике ИИ-репетитор дал прирост более чем вдвое выше очного

Physical Sciences 2 — вводный курс физики для студентов наук о жизни и самый большой курс физики Harvard University: в осеннем семестре 2023 года на него записались 233 студента. Курс уже построен на активном обучении: задания в группах, поддержка сотрудников курса и обратная связь преподавателя. Авторы отмечают, что при одном преподавателе на много студентов темп подходит не всем студентам, и персональная обратная связь приходит с задержкой. Задача исследования — сравнить, сколько студенты усваивают и как оценивают обучение, когда тот же материал подаётся через ИИ-репетитора, с занятием активного обучения в аудитории.

Команда создала ИИ-репетитора «PS2 Pal» на GPT-4. Системный промпт задаёт правила педагогики: вовлекать студента в работу, управлять когнитивной нагрузкой, поддерживать установку на рост. Платформа ведёт студента последовательно по каждой части каждой задачи урока, повторяя порядок работы преподавателя в аудитории. Чтобы снизить риск ошибок модели, в промпты заложены подробные пошаговые решения, написанные преподавателями, поэтому решения GPT-4 не генерирует сам. Вступления к заданиям студенты смотрят в заранее записанных видео. Студент работает дома в своём темпе и задаёт вопросы репетитору.

Исследование одобрено этическим комитетом университета и проведено на девятой и десятой неделях курса по перекрёстной схеме: каждая группа один урок проходила с ИИ-репетитором дома, другой — в аудитории; темы — поверхностное натяжение и течение жидкостей. В анализ вошли 194 студента. Медианный балл пост-теста составил 4,5 в группе с ИИ против 3,5 в аудитории при медиане пре-теста 2,75; медианный прирост знаний оказался более чем вдвое выше. Медианное время работы с репетитором — 49 минут, 70% студентов уложились менее чем в 60 минут. Платформу разрабатывали несколько месяцев, подготовка промптов к уроку занимала несколько дней. Статья вышла в Scientific Reports в июне 2025 года.