「AI家庭教師と人間の専門家による指導の学習効果は同等」という研究結果、正答率の向上にかかる費用は918分の1

勉強中に分からないところを気軽に聞ける家庭教師がいれば心強いものの、人間の専門家に1対1で教わるには高い指導料がかかります。AI家庭教師でも同じだけ学べるのかを調べるため、Handshake AI Researchのカーティス・ノースカット氏らはアメリカの大学院進学に使われる試験「GRE」の対策で学習効果と費用を比較しました。

StudentBench: AI and human tutoring yield equivalent GRE learning gains - arXiv
https://arxiv.org/abs/2609.28470

AIによる個別指導についてはこれまでにも研究が進められており、大学の物理学の授業を対象に行われた2025年の研究では、AIの個別指導を受けた学生は教室で授業を受けた学生よりも短時間で高い学習成果が得られ、学習意欲も高かったと報告されています。

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上記の研究は人間による集団授業とAI家庭教師による個別指導を比較したものですが、ノースカット氏らが比較したのはAI家庭教師による指導と人間の専門家による個別指導です。

実験は以下の流れで行われました。まず、実験に参加した成人2383人は数学か言語のGRE問題を27問解き、間違えた問題を約5分間見直します。次に、参加者は「13種類のAIのいずれかと対話しながら学ぶグループ」「人間の専門家からビデオ通話で教わるグループ」「GREと関係のない教育動画を見るグループ」に分けられ、グループごとに決められた1時間を過ごします。なお、指導にあたっては、最初のテストで参加者が間違えた問題が各参加者を担当するAIや人間の専門家へ伝えられていました。

そして1時間が経過した後、参加者全員が同じ分野の別の問題27問を解き、研究チームは最初のテストから正答率がどれだけ伸びたかを比較しました。

その結果、数学と言語のテスト結果を合わせると、正答率はAIによる2139回の指導で平均13.9ポイント、人間の専門家による140回の指導で15.6ポイント、190回の動画視聴で7.1ポイント上がりました。以下のグラフ上部の点と横線は事前テストの正答率などを考慮して推定したAIと人間の差と、その推定の幅を示しており、青い棒はAI指導を受けたグループ、赤い棒は人間の専門家による指導を受けたグループ、灰色の棒は教育動画を見たグループを表しています。

単純な平均では人間からの指導の方が正答率の伸びが良く、事前テストの正答率などを考慮すると、AI指導による正答率の伸びは人間による指導を受けた場合よりも0.58ポイント小さいとの推定でした。しかし、その差は研究チームが事前に定めた「同等」の範囲である±4.09ポイント以内に収まっていたため、数学と言語を合わせた学習効果は「同等」と判定されました。ただし、分野別に見ると数学だけが同等と判定されており、言語だけでは人間からの指導の方が正答率の伸びが良いという結果になっています。

数学と言語でそれぞれ13種類のAIを試したうち、両方の分野で使われた12種類を人間の専門家による指導と個別に比べると、6種類で学習効果が同等と判定されました。また、6種類のAIモデルの中で費用が最も安かった「Gemma 4 31B」は、学習計画と練習問題の作成から1時間の対話までにかかったAIモデルの利用料が、指導1回当たり平均約0.067ドル(約11円)だったとのこと。

指導を受けるための費用を比べるため、研究チームは公開されている料金を参考に人間の専門家による指導料を1時間75ドル(約1万1900円)と仮定し、AIと人間それぞれの指導1回当たりの費用を正答率の平均的な伸びで割りました。その結果、正答率の伸び1ポイント当たりの費用はGemma 4 31Bが約0.0052ドル(約0.82円)、人間の専門家が約4.81ドル(約760円)となり、Gemma 4 31Bは人間の約918分の1でした。

加えて、Gemma 4 31B以外のAIモデルも正答率の伸び1ポイント当たりの費用は0.024ドル(約3.8円)～1.40ドル(約220円)で、人間の専門家による指導料を下回りました。以下のグラフの横軸は1ポイント当たりの費用、右側の「Cost multiple」はGemma 4 31Bと比べた倍率で、人間による指導と同等の学習効果が確認された6種類のAIには青い帯とチェックマークが付いています。

ただし、918分の1という数字はAIモデルの利用料と人間による指導料の参考価格から求めたもので、指導1回の料金をそのまま比べた結果ではありません。また、実験で確かめたのはGRE対策直後の学習効果であり、数カ月後も学んだ内容が定着しているかは今後調べる必要があると研究チームは述べています。