Аннотация
В статье рассмотрены технологии искусственного интеллекта, применяемые в образовательной среде. Представлено описание практики повышения квалификации школьных педагогов по вопросам технологий искусственного интеллекта. Подчеркивается необходимость и значимость профессионального роста и развития школьных педагогов в сфере искусственного интеллекта.
Ключевые слова: образование, обучение, искусственный интеллект, повышение квалификации, технологии.
Введение
Сегодня, в быстро изменяющихся условиях глобализации, цифровизации, развития новых технологий, оказывающих влияние практически на все сферы жизни и деятельности и бросающих вызовы человечеству, образование представляет собой не только стратегическое условие развития каждого члена современного общества, но и условие выживания общества в целом. Новые обстоятельства требуют ответа на вопрос о том, каким должно быть образование сегодня, чтобы отвечать вызовам современности.
Разработка новых технологий и их практическое использование являются ключом к повышению конкурентоспособности любой страны. С наступлением цифровой эпохи информационные технологии продолжают развиваться, применение искусственного интеллекта становится все более широким и востребованным. Искусственный интеллект развивается день ото дня.
Современный школьный педагог должен не только овладеть традиционными методами обучения и знаниями, но и адаптироваться к новым образовательным моделям на основе искусственного интеллекта (ИИ). Применение технологий ИИ в образовании способствует освобождению школьных педагогов от простой, механической и утомительной работы, что позволит снизить нагрузку на школьных педагогов и учащихся, повысить эффективность преподавания и даст возможность школьным педагогам заниматься более творческой работой.
Содержание и методы обучения необходимо преобразовать в новый формат, который будет соответствовать потребностям XXI века. В то время как образование сталкивается с проблемой современных технологий, развитие искусственного интеллекта является тем, что может больше всего повлиять на то, как будет выглядеть образование в будущем. Искусственный интеллект имеет потенциал для значительного увеличения эффективности системы образования, персонализации процесса обучения в соответствии с индивидуальными потребностями обучающихся. Искусственный интеллект позволит индивидуализировать обучение, что не в состоянии сделать школьный педагог в классе с большим количеством обучающихся, и обеспечить формирующее оценивание на совершенно новом уровне. Исследования в области искусственного интеллекта и машинного обучения также могут внести положительный вклад в педагогические дисциплины и психологию, определяя, как конкретно дети учатся, как происходят мыслительные процессы обучения. Например, алгоритмы искусственного интеллекта могут точно определить, какие части учебных материалов менее понятны обучающимся или где они делают больше ошибок, адаптируя обучение к каждому ученику на основе этих данных.
Цель статьи
В рамках статьи рассматриваются роль и применение искусственного интеллекта в образовании, а также описаны применяемые практики повышения квалификации школьных педагогов по вопросам технологий искусственного интеллекта.
Основная часть
Изменения в области российского образования приобретают инновационный характер. Началом применения технологий искусственного интеллекта в образовании можно считать первую интеллектуальную систему обучения SCHOLAR, которая была разработана для поддержки изучения географии и была способна генерировать интерактивные ответы на высказывания учащихся [1].
Исследования ИИ в образовании за последние несколько десятилетий были посвящены развитию интеллектуальных вычислительных технологий, таких как интеллектуальные обучающие системы, роботизированные системы и чат-боты.
Благодаря прорывам в информационных технологиях, произошедшим за последнее десятилетие, психологи в области образования получили больший доступ к большим массивам данных. Строго говоря, социальные сети (например, ВКонтакте, Twitter), среды онлайн-обучения (например, массовые открытые онлайн-курсы), интеллектуальные системы обучения (например, AutoTutor), системы управления обучением (LMS), датчики и мобильные устройства – это создание постоянно растущих объёмов динамических и сложных данных, содержащих личные записи обучающихся, физиологические данные, журналы обучения и действия, а также их успеваемость и результаты. Аналитика обучения часто используются для анализа этих огромных объёмов данных. Методы машинного обучения и искусственного интеллекта еще больше расширяют возможности аналитики обучения. Важную информацию, извлечённую из больших массивов данных, можно использовать для оптимизации обучения, преподавания и администрирования. Следовательно, исследования больших объемов данных, в частности при помощи технологий искусственного интеллекта, приобретают всё большее значение в образовании.
В многочисленных исследованиях технологий искусственного интеллекта (ИИ), применительно к деятельности школьных педагогов, пытались улучшить планирование курсов и разработку учебных программ, оценку преподавания и поддержку преподавания. Однако в сфере образования наблюдается относительный недостаток знаний и навыков в области ИИ. Что касается технологий, важно отметить, что немногие специалисты в сфере искусственного интеллекта знакомы с достижениями в области психологии образования.
В ответ на новые возможности и вызовы, которые несет с собой революция в области искусственного интеллекта, учёные, педагоги и эксперты должны участвовать в продуктивном сотрудничестве. Они должны работать вместе, чтобы развивать у обучающихся необходимые компетенции и навыки, необходимые для работы в XXI веке.
Специалисты социально ориентированной некоммерческой организации «Союз участников отношений в сфере образования» (Обрсоюз) в рамках своей работы оказывают содействие профессиональному росту и развитию учителей в школах, а именно: разрабатывают дополнительные профессиональные программы по вопросам искусственного интеллекта и методические материалы по повышению квалификации школьных педагогов по указанным вопросам.
На основании анализа актуальных проблем подготовки высококвалифицированных специалистов для системы образования нами были выделены основные направления для решения задачи повышения квалификации школьных педагогов:
внедрение в процесс обучения новых интерактивных форм занятий, облегчающих усвоение учебного материала;
привлечение в качестве преподавателей ведущих специалистов-практиков, реализующих инновационные идеи в педагогической деятельности по вопросам технологий искусственного интеллекта;
диагностику мнения школьных педагогов о качестве реализуемых программ ДПО;
апробацию личностно ориентированного и фасилитационного подходов к обучению;
использование технологий смешанного обучения, интегрирующих традиционные формы обучения и дистанционные образовательные технологии.
Внедрение новых педагогических технологий в практику обучения по вопросам технологий искусственного интеллекта следует рассматривать как важнейшее условие интеллектуального, творческого и нравственного развития обучающихся.
Образовательные онлайн-системы и целые цифровые платформы, использующие искусственный интеллект, уже помогают учителям в англоязычных странах оценивать работу учеников, например сочинения. Некоторые исследования показали, что алгоритмы оценивают объективнее, чем учителя. Например, они освобождены от личной предвзятости, которая иногда может присутствовать у учителя.
Чешский исследователь О. Ноймаер приводит примеры существующих научных разработок искусственного интеллекта для школьного обучения. Так, компания (стартап) под названием SmallStep создала технологию искусственного интеллекта, которая будет автоматически создавать учебные и обучающие тексты из любого источника текста в любой области знаний. SmallStep сейчас тестирует технологию обучения английскому языку в определённых дисциплинах. Достаточно «накормить» технологию большим количеством статей на английском языке в предметной области, и она сама будет генерировать обучающие упражнения и викторины, называемые предметами обучения. Затем уже другая технология искусственного интеллекта отслеживает прогресс каждого ученика, готовит для него упражнения, полностью адаптированные к его способностям и успехам, что обеспечивает наиболее эффективную траекторию обучения. Преподаватель следит за общим развитием ученика онлайн посредством контрольных собеседований. Благодаря таким технологиям школьный педагог может взаимодействовать с намного большим числом учеников.
Другой пример — стартап под названием Illumina из области преподавания математики в начальных школах. Математика достаточно сложно дается детям. Школьного обучения недостаточно, и нужно больше заниматься дома, но не у всех есть для этого условия. Стартап Illumina подготовил обширный набор компьютерных игр для обучения математике, которые используют искусственный интеллект для взаимодействия с ребёнком, преследуя конкретные цели обучения. Искусственный интеллект, скрытый в компьютерных игровых развлечениях, сможет научить ребёнка проблемным зонам (например, изучение дробей, деление, умножение) более эффективно и за короткий срок.
Выделяют пять ролей искусственного интеллекта в образовании будущего [2]:
1. Индивидуализация обучения
Система образования построена таким образом, что к большинству учеников относятся одинаково. По мнению учёных, искусственный интеллект должен поддерживать их уникальность. Системы смогут распознавать сильные и слабые стороны учащихся и соответствующим образом адаптировать способ и процесс обучения. Искусственный интеллект порекомендует конкретному ученику, на что ему нужно обратить больше внимания, какой темп подходит ему, где у него есть пробелы и ему нужно больше повторений или тренировок. Например, через игры и специальное программное обеспечение. Интеллектуальные алгоритмы могут определить лучший метод обучения для каждого учащегося. Они будут консультировать учителей, определяя наиболее талантливых учеников и вырабатывать способы совместной работы учащихся, чтобы они не замедляли темп друг друга. Обучение в будущем станет гораздо более индивидуальным.
2. Помощники-репетиторы
Уже существуют программы репетиторства на основе искусственного интеллекта, которые помогают обучающимся осваивать основы математики, письма и других предметов. Роботы вряд ли заменят школьных педагогов, так как им не хватает необходимой эмпатии и человеческого подхода. По данным американской организации TeachThought, которая ориентирована на будущее образования и поддерживает инновационные методы в образовании, искусственный интеллект может помочь педагогам, облегчить их административную нагрузку. Системы искусственного интеллекта, способные считывать рукописные шрифты, могут, например, обрабатывать и сортировать работы учащихся или контролировать посещаемость. Тогда у педагогов будет больше времени для подготовки к преподаванию и личному общению с учениками.
3. Выявление пробелов
Искусственный интеллект может отслеживать влияние уроков на отдельных учащихся. Основываясь на результатах тестов или домашних заданий, он анализирует то, что они не понимают и где у них есть пробелы. Тем самым он предоставит школьным педагогам обратную связь в том, как скорректировать обучение или понять, каковы недостатки учебных материалов. Ученики могут понять, где им необходимо доработать. Искусственный интеллект также сможет отслеживать уровень внимания учащихся, показать, какой материал скучен или слишком сложен для понимания.
4. Выбор школы или работы
Разработчики в области искусственного интеллекта работают над созданием систем, которые помогут учащимся выбрать колледж или будущую работу на основе предметов и областей, по которым они получают наибольшие баллы и которые им подходят. Затем интеллектуальные системы сравнивают сильные стороны с требованиями и программами школ или требованиями работодателей и дают рекомендации, которые могут помочь обучающимся принять решение.
5. Умные школы
Анализ данных и искусственный интеллект могут контролировать безопасность, освещение, использование классных комнат, движение людей вокруг зданий. Искусственный интеллект выявляет попытки мошенничества и плагиата. Чат-боты, в свою очередь, облегчат общение школ с учащимися, начиная с процедуры зачисления и заканчивая выбором курсов и непрерывным информированием во время учёбы.
Искусственный интеллект делает образование адаптируемым и гибким. Все люди разные: для некоторых легче читать тексты и понимать визуальную информацию, для других — легче воспринимать и запоминать информацию на слух. Искусственный интеллект может помочь настроить учебную среду таким образом, чтобы она была наиболее продуктивной для конкретного ученика. Образовательное воздействие этой адаптивности и гибкости огромно. Традиционные образовательные системы и учебные программы не учитывают способностей и возможностей учащихся в достаточной мере. Искусственный интеллект может создать учебную среду, которая будет приспосабливаться к потребностям человека в обучении и сделает его обучение более эффективным.
В будущем школьные педагоги и ученики избавятся от многих трудоёмких и непродуктивных процессов. Например, учащиеся и педагоги могут сократить время, затрачиваемое на оформление документов и другие административные задачи (подготовка педагогом учебных программ, методических разработок), и сэкономить свое время для реального обучения.
Благодаря искусственному интеллекту, учащиеся могут получить доступ к образовательной платформе, которая не только адаптирована к их потребностям, но и может обучать их в областях, где педагоги-люди не могут. Например, учебные платформы искусственного интеллекта обычно функционируют на основе информации, которая была собрана из нескольких источников, тщательно проанализирована и затем проверена. Человек-репетитор не может быть в курсе тенденций и событий на одном уровне с искусственным интеллектом.
Признавая возможности повышения эффективности образования, связанные с использованием искусственного интеллекта, учёные также обращают внимание на то, что люди должны понимать, как думают компьютеры. Для поколения, окружённого компьютерами, это звучит вполне логично. Однако уже упомянутый учёный О. Ноймаер указывает, что сегодня даже сами учёные часто не понимают, как конкретно машины работают. Точность современных глубоких нейронных сетей не позволяет понять, почему данная сеть решила так, как она решила. Итак, ещё одна задача для исследователей состоит в том, чтобы изобрести более высокую форму искусственного интеллекта, которая будет способна объяснить его действия. Очевидно, что чем больше искусственный интеллект влияет на жизнь людей, тем больше будет усиливаться его давление. Уметь правильно его использовать и осознавать опасность манипуляций – очень важная задача. Интеграция цифровых технологий в образование должна сопровождаться осознанием безопасности их применения. Дети часто начинают работать (или играют) с технологиями самостоятельно, поэтому необходимо обезопасить их, прописать им правила безопасности в виртуальной среде или принципы безопасного использования компьютерных средств.
Выводы
Подводя итоги, можно сказать, что повышение эффективности общего образования, а также его конкурентоспособности напрямую зависит от профессионального уровня школьных педагогов. Обновленные цели системы общего образования создают новые требования к качеству подготовки педагогических работников, к уровню профессиональной педагогической деятельности в целом. Практики повышения квалификации школьных педагогов, проводимые нашими специалистами, включают в себя передовые педагогические технологии, проведение совместных воркшопов по вопросам технологий искусственного интеллекта с освещением конкретных проблем для обсуждения.
Новые цифровые технологии, такие как применение искусственного интеллекта в обучении, позволяют индивидуализировать учебный процесс, сделать учебную среду гибкой и адаптированной, тем самым учитывать способности и возможности каждого ученика, повысить эффективность обучения, облегчая нагрузку школьных педагогов, оказывая им помощь в оценивании учебной деятельности и подготовке учебной документации. Искусственный интеллект обладает огромным потенциалом для реализации высокоэффективного обучения и преподавания. Только путем непрерывного обучения школьные педагоги могут адаптироваться к быстрым изменениям в обществе. Они должны усердно учиться, совершенствоваться и уметь использовать удобство, которое искусственный интеллект привносит в образование.
Список источников:
- Carbonell, J. R. (1970). AI in CAI: an artificial-intelligence approach to computer-assisted instruction. – Текст : непосредственный // IEEE Trans. Man-Machine Sys. 2018. – № 11. – P. 190–202.
- Rudolf Urbanek. Generální ředitel společnosti Microsoft v České Republice a na slovensku. Pět rolí umělé inteligence ve vzdělávání budoucnosti. – URL: https://umelainteligence.forbes.cz/AI-a-vzdelavani (дата обращения: 23.03.2022). – Текст : электронный.
Авторский коллектив:
- Булаева Наталья Александровна, Союз участников отношений в сфере образования (Обрсоюз), Президент.
- Ганеев Алексей Рафисович, Союз участников отношений в сфере образования (Обрсоюз), Вице-президент по экспертно-аналитической деятельности.
- Соловьева Юлия Алексеевна, Союз участников отношений в сфере образования (Обрсоюз), вице-президент по развитию регионов.
- Лихошерстных Марина Сергеевна, Союз участников отношений в сфере образования (Обрсоюз), координатор проектов.
- Шулов Владимир Иванович, Союз участников отношений в сфере образования (Обрсоюз), пресс-секретарь.
- Леонов Александр Георгиевич, профессор МПГУ.
- Левина Алла Борисовна, доцент ЛЭТИ.
- Минец Диана Владимировна, преподаватель, Обрсоюз.
- Шадрина Наталья Максимовна, преподаватель, Обрсоюз.
- Куцырь Екатерина Викторовна, ведущий аналитик, ГАУ «Центр цифровизации образования».
- Холод Иван Иванович, декан факультета компьютерных технологий и информатики СПбГЭТУ «ЛЭТИ».
- Поздняков Сергей Николаевич, зав. кафедрой алгоритмической математики СПбГЭТУ «ЛЭТИ».
- Дьяченко Михаил Сергеевич, технический директор, WattsBattery Corp.
- Целых Алексей Александрович, заместитель декана по информатизации, ФГАОУ ВО «Южный федеральный университет».
