يُعدّ التنبؤ المبكر باحتمالية تعثّر الطلاب في المقررات الدراسية من أبرز التحديات التي تواجه مؤسسات التعليم العالي، إذ يتيح الاكتشاف المبكر للطلاب المعرّضين لخطر الرسوب تقديم الدعم الأكاديمي المناسب قبل فوات الأوان، وتنطلق هذه الدراسة من فرضية مفادها أن أداء الطالب في المقررات التمهيدية السابقة يحمل مؤشرات دالة على احتمالية نجاحه أو تعثّره في المقررات اللاحقة، فطوّرت نظامًا مدفوعًا بالتعلم الآلي أطلقت عليه اسم نبيّ المقرر بهدف التنبؤ بما إذا كان الطالب معرّضًا لخطر الرسوب في مقرر بعينه اعتمادًا حصريًا على أدائه في المقررات التمهيدية، واتخذت من مقرر الطرق العددية حالة تطبيقية لدى طلاب درجة البكالوريوس في هندسة النظم بجامعة قرطبة في كولومبيا
أولًا: أهداف الدراسة ومنهجيتها
هدفت الدراسة إلى بلورة تصور لنظام قائم على التعلم الآلي قادر على التنبؤ بما إذا كان الطالب معرّضًا لخطر الرسوب في أحد المقررات اعتمادًا على أدائه في المقررات التمهيدية وحدها دون الحاجة إلى بيانات إضافية، ولتحقيق هذا الهدف جمع الباحث بيانات من السجلات الأكاديمية لمئة وثلاثة طلاب شملت من رسبوا في مقرر الطرق العددية ومن نجحوا فيه على حد سواء، وبنى تمثيلًا متجهيًا للسجلات الأكاديمية للطلاب يلخّص مسار أدائهم السابق في صورة قابلة للمعالجة الحاسوبية، ثم أجرى دراسة تجريبية لتقييم أساليب متعددة من أساليب التعلم الآلي ومقارنة أدائها التنبؤي وفق مقاييس الدقة الكلية والضبط والاستدعاء والمتوسط التوافقي بين الضبط والاستدعاء بما يتيح اختيار الأسلوب الأمثل لمهمة التنبؤ المستهدفة
ثانيًا: أبرز النتائج
أظهرت نتائج الدراسة التجريبية أن أسلوب العملية الغاوسية بنواة ماتيرن تفوّق على بقية الأساليب التي خضعت للدراسة، إذ حقق أعلى دقة تنبؤية بلغت 80.45 في المئة، وأبدى موازنة مواتية بين الضبط والاستدعاء بحيث لم يأتِ ارتفاع أحد المؤشرين على حساب الآخر بدرجة تضعف القيمة العملية للتنبؤ، وبلغ المتوسط التوافقي بين الضبط والاستدعاء 72.52 في المئة بما يعكس اتساقًا جيدًا في أداء النموذج عبر فئتي الطلاب الناجحين والراسبين، وأشارت الدراسة إلى أنه على حد علم الباحث لم تحقق البحوث السابقة التي استخدمت تمثيلًا متجهيًا مشابهًا للسجلات الأكاديمية للطلاب هذا المستوى من الدقة التنبؤية، وهو ما يمنح النتيجة وزنًا خاصًا في مجال التنبؤ بالتعثر الدراسي اعتمادًا على البيانات الأكاديمية التاريخية المتاحة لدى الجامعات
ثالثًا: دلالات الدراسة وتطبيقاتها
تتمثل الإضافة الرئيسة لهذه الدراسة في تقديمها نموذجًا أوليًا عاملًا هو أداة نبيّ المقرر التي توظّف العملية الغاوسية في التعرف على الطلاب ذوي الاحتمالية الأعلى لمواجهة صعوبات في مقرر الطرق العددية استنادًا إلى أدائهم في المقررات التمهيدية، وتفتح هذه النتيجة الباب أمام تطبيقات عملية في الإرشاد الأكاديمي وأنظمة الإنذار المبكر داخل الجامعات بحيث تُوجَّه جهود الدعم والمتابعة نحو الطلاب الأكثر احتياجًا إليها في وقت مبكر، كما تقدّم الدراسة دليلًا على أن البيانات الأكاديمية التاريخية وحدها قد تكفي لبناء تنبؤات ذات دقة مقبولة دون الحاجة إلى جمع بيانات إضافية عن الطلاب، وهو ما ييسّر تبنّي مثل هذه الأنظمة في المؤسسات التعليمية محدودة الموارد
ويكتسب اعتماد النظام على أداء المقررات التمهيدية وحدها أهمية عملية خاصة، إذ يعني أن التنبؤ يتوافر قبل بدء المقرر المستهدف بوقت كافٍ يسمح بالتدخل المبكر، فلا يحتاج النظام إلى بيانات سلوكية أو اجتماعية قد يصعب جمعها أو تثير قضايا تتعلق بالخصوصية، وقد ضمن تكوين مجموعة البيانات من طلاب رسبوا وآخرين نجحوا صورة متوازنة لمسارات الأداء المختلفة أسهمت في تدريب النماذج على التمييز بين النمطين، وبمقارنة أساليب التعلم الآلي المتعددة على التمثيل المتجهي ذاته أمكن عزل أثر الأسلوب نفسه في الأداء التنبؤي، وهو ما جعل تفوّق العملية الغاوسية نتيجة ذات دلالة منهجية تتجاوز مجرد تحقيق رقم مرتفع للدقة في سياق واحد بعينه
وخلاصة القول إن هذه الدراسة أثبتت جدوى توظيف التعلم الآلي في التنبؤ المبكر بتعثّر الطلاب الدراسي اعتمادًا على أدائهم في المقررات التمهيدية، إذ تفوّق أسلوب العملية الغاوسية بنواة ماتيرن بدقة بلغت 80.45 في المئة على سائر الأساليب المقارنة، وتحوّل هذا التفوق إلى نموذج أولي قابل للاستخدام في دعم الطلاب المعرّضين لخطر الرسوب، وتوصي الدراسة ضمنيًا بتوسيع نطاق التجربة لتشمل مقررات وسياقات جامعية أخرى للتحقق من قابلية النموذج للتعميم وتعزيز موثوقيته في بيئات تعليمية متنوعة
