Искусственный интеллект для образования. Адаптивная система обучения

Технологии, совершив огромный скачок в развитии за достаточно короткое время, уже смогли существенно облегчить жизнь человеку.

Создание сильного ИИ для включения его в образовательный процесс является актуальной задачей, поскольку технические разработки в соответствующих сферах науки привели к значительным результатам.

Но развитие ИИ ведет к замене человека в различных сферах деятельности.

Нам же следует создать ИИ, как помощника человека в его развитии. ИИ, способный контактировать с человеком, понимать его и давать решение проблемы.

Для этого ИИ должен видеть, слышать и понимать чувства человека.

В период возрастания объема информации и знаний, обучение должно быть личностно-ориентированным, учитывающим способности, потребности, особенности обучающегося.

Ключевые слова: искусственный интеллект, ИИ, методы и модели исследований, машинное обучение, обработка естественного языка, представление знаний, машинное творчество, техника, адаптивное обучение, адаптивная система обучения, АСО, образование.

Понятийный аппарат:

Интеллект — способность воспринимать информацию и сохранять её в качестве знания для построения адаптивного поведения в среде или контексте [1]

Искусственный интеллект (ИИ) — это наука и технология разработки интеллектуальных машин и компьютерных программ, возможность выполнять творческую деятельность, которая обычно считается возможностью только человека. [2]

Техника — обобщающее наименование сложных устройств, механизмов, систем. [4]

Образование — единый целенаправленный процесс воспитания и обучения, а также совокупность приобретаемых знаний, умений, навыков, ценностных установок, функций, опыта деятельности и компетенций. [5]

Смотря на современное образование, на то, как обучаются дети, а также на проблемы, с которыми столкнулось общество в 2020 году, когда общество не готово было к обучению без прямого контакта с преподавателем, мало кто будет отрицать явные недостатки традиционного способа обучения. Поэтому как никогда важно рассмотреть новые способы получения обзразования и способы обучения в целом. Одним из многообещающих, и продуктивных является адаптивное обучение[6]

При адаптивном обучении происходит взаимодействие информационных и педагогических технологй, что обеспечитвает интерактивную возможность обучения с учетом индивидуальных способностей обучающего. С развитием информационных технологий электронные средства обучения имеют все больше возможностей для реализации такого обучения на практике.[7; 8; 9]

Проблемы традиционного обучения, затрагивающие детей: преподаватель не может охватить всю детскую аудиторию, с которой он работает, как и не может подстаиваться лично под кажого ученика, что вынуждает его работать только с теми, кто проявляет способности к обучению, тем самым отстающие не получают должный охват знаний, что приводит к потере успеваемости детей в целом.

Помимо этого, существует множество других проблем, в основном проявляющихся на занятии:

– при работе с отдельными учащимися остальные ученики в работу почти не включены;

– ученики бездельничают на уроке, притворяясь, что слушают;

– плохая обратная связь ученика с учителем;

– нет возможности адаптироваться к индивидуальным особенностям всех учащихся во время урока;

– нежелание преподавателей работать с отстающими учениками;

При использовании адаптивного ИИ проблем, выявленных при традиционном обучении, не возникнет, ведь он может подстраивать способ обучения под абсолютно любого человека индивидуально. [10] Пример реализации такого обучения представлен сервисом Knewton. Его методы обучения людей намного продуктивнее обычного образования. [11;12;13;14]

Но у него есть недостатки, которые не поволяют такому способу раскрыться и полностью заменить стандартное образование. Основная проблема Knewton в том, что он не готов реагировать на психологическое состояние ребенка. [15]

Далее следует научно-теоретическая модель успешной реализации адаптивного обучения с использованием искуственного интеллекта.

Решением такой проблемы является загрузка в базу данных ИИ психологические данные о человеке и реакцию на их проявление. ИИ должен уметь определять по манере написания, по ответам, по внешним и речевым признакам состояние ребенка. Если у него возникли сомнения по одному из признаков, то ИИ начинает задавать наводящие вопросы ребенку и наблюдать его реакцию. Таким образом он может подправить психологический баланс ребенка. Например, разный контекст применения эмоций. Улыбка может быть наигранной. Поэтому помимо внешних данных, нужно знать данные организма. Т. е. при выявлении подозрений в пошатнувшемся психологическом состоянии ИИ задает наводящие вопросы, либо проводит тестирование, после которого смотрит на результаты. При выявлении, он предлагает задания, которые смогут улучшить настроение либо вовсе отойти на некоторое время от учебы. Оценвая критичность, такой ИИ либо развлекает ребенка, либо освобождает от занятий.Вслучае обнаружения симуляции накладывается штраф. Штраф может быть в виде лишения возможных подарков, утрата очков опыта и т. п.

Но при этом невозможно такое обучения без контроля третьего лица, который в случае непредвиденных обстоятельств сможет среагировать на них. Для такой задачи должен быть назначен определенный человек — контроллер. Например, в случае отклонения психологического состояния обучаемого об этом уведомляется контроллер с рекомендациями по устранению.

До начала обучения ИИ должен выявить сильные и слабые стороны ребенка. Узнавуровень обученности, ИИ не выдает ему готовую программу обучения, а создает новую, подстраивая под его способности и корректируя, в зависимости от успеваемости.

Длявовлечения обучаемого в процесс образования, ИИ целесообразнее и эффективнее подавать задания в игровой форме. Дети непроизвольно запоминают учебный материал, вызывающий у них интерес, преподнесенный в игровой форме, связанный с яркими наглядными пособиями или образами-воспоминаниями.

Следуя современным тенденциям и наблюдениям за интересами детей, прогресс обучения, выражающийся в накапливании опыта, получения новых уровней и открытие достижений также способствует погружению обучаемого в процесс получения новых знаний. ИИ узнает, что любит обучаемый и поощрает его бонусами в том виде, в котором ученик будет счастлив их получить. Необходимо отметить, что сама модель АСО при правильном ее использовании всегда гарантирует успешное формирование коммуникативной компетенции. Принцип рейтинга позволяет отойти от традиционной отметочной системы контроля. Ребенок продвигается к результату, набирая определенный рейтинг. С одной стороны — это элемент игры и соревнования, а с другой — это отличный измеритель всех учебных действий.

Но все обучение не должно превращаться в игру. Т. е. чем взрослее обучаемый, тем больше сложных и неигровых задач. Должна присутствовать подготовка челвоека к стрессовым ситуациям, реализуемая сложными задачами, вопросами, требующими мгновенного решения, в которых «неудача» приведет к потере какого-либо бонуса.

Принцип коллективного взаимодействия предполагает выполнение таких заданий, которые моделируют реальную коммуникацию в парах, а также в группах более двух человек.

В процессе обучения должна присутствовать возможность человека самому исправлять свои ошибки, для формирования в обучаемом критичесого мышления.

Для глубокого взаимодействия с человеком ИИ требуется возможность распознования внешности, речи и чувств человека. И реализация таких возможностей представляна в любой сфере вокруг нас: приложения в Play Market и App Store, “Алиса” от “Яндекс” и другие голосовые помощники, электронные ценники shelfPoint, которые собирают данные об эмоциях покупателей, YouFirst от YouTube, который регестрирует реакцию зрителей на видео, самообучающаяся нейронная сеть Giraffe, которая через 72 часа обучения смогла играть лучше 97,8 процентов игроков турнира. [16;17;18;19]

В настоящее время боязнь уйти от стандартного метода образования только тормозит развитие общества. Гибкость и достуность АСО возможно обеспечить благодаря свободному распространению электронных средств доступа к информации. А программа обучения подбирается в зависимости от цели обучения, поэтому такое адаптивное образование подходит не только для детей школьного возраста, но и людей любого поколения.

Схема:

Область предмета изучения. Содержит информацию об изучаемом предмете и прохождении курса обучения. Система предоставления данных пользователю должна в реальном времени изменять программу обучения под пользователя, адаптируясь к его требованиям.

Область объекта обучения. Данная область содержит все данные об обучающем и изменяется со временем: прогресс изучения предмета, качество усвоения, поведение, уровень знаний. Область ОО содержит не только общую информацию о студенте, но также отслеживает действия студента в процессе обучения в рамках адаптивного обучения.

В область ОО содержится информация двух типов: конкретный уровень знаний обучаемого (понимание предмета или отдельных его разделов, ошибки, которые объект совершил в процессе изучения, прогресс обучаемого в изучении предмета) и общая информация об обучаемом (включает цели обучения, когнитивные способности обучаемого, например способность рассуждать, выстраивать ассоциации, его мотивация, начальные знания и опыт, предпочтения)

Литература:

1. Всё, что вам нужно знать об ИИ — за несколько минут // URL: https://habr.com/ru/post/416889/
2. Макк А. А. Способен ли искусственный интеллект превзойти интеллект человека? // URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=29167840 /
3. Адаптивное обучение — Adaptive learning // URL: https://ru.qwe.wiki/wiki/Adaptive_learning /
4. Википедия. Техника. // URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Техника
5. Википедия. Образование. // URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Образование
6. Ольга Тараканова. Что такое адаптивное образование и почему оно изменит наши школы, университеты и даже онлайн-курсы // НОЖ — 2018г.// URL: https://knife.media/adaptive-learning/
7. Царев Р. Ю., Тынченко С. В., Гриценко С. Н. Адаптивное обучение с использованием ресурсов информационно-образовательной среды // Современные проблемы науки и образования. — 2016. — № 5.; URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=25227
8. Ольга Корбан. Terra incognita: открываем мир адаптивного обучения. // eTutorium -2018г. // URL: https://etutorium.ru/blog/adaptivnoe-obuchenie-tehnologii-modeli
9. Адаптивное обучение: коротко о главном. // WebSoft — 2018г. // URL: http://blog.websoft.ru/2018/07/blog-post.html
10. Адаптивное обучение. // Fornit — 2018г. // URL: https://scorcher.ru/adaptologiya/Adaptivnoye_obuchyeniye/Adaptivnoye_obuchyeniye.php
11. Адаптивное обучение, или несколько слов о Knewton. // habr — 2014г. // URL: https://habr.com/ru/company/newprolab/blog/244539/
12. ИИ для личных целей: помощь с образованием, работой и планированием. // habr — 2017г. // URL: https://habr.com/ru/company/mailru/blog/409173/
13. Knewton: адаптивное обучение в действии. // Newtonew — 2014г. // URL: https://newtonew.com/tech/knewton-adaptivnoe-obuchenie-v-dejstvii
14. «Подоход к образованию не менялся со времен промышленной революции»: Фернандо Родригес-Вилла об проекте Knewton. // Theory&Practice — 2015г. // URL: https://theoryandpractice.ru/posts/11857-knewton
15. Хороший, плохой, злой: возможен ли эмоциональный искусственный интеллект. // Theory&Practice — 2019г. // URL: https://theoryandpractice.ru/posts/17440-khoroshiy-plokhoy-zloy-vozmozhen-li-emotsionalnyy-iskusstvennyy-intellekt
16. «Алису» научили распознавать владельца по голосу // Популярная механика — 2019г. URL: https://www.popmech.ru/technologies/news-508532-alisu-nauchili-raspoznavat-vladelca-po-golosu/
17. Анатолий Ализар. Нейросеть Giraffe за 72 часа научилась играть в шахматы на уровне международного мастера ФИДЕ // Хабр — 2015г. //URL: https://habr.com/ru/post/384253/
18. Технологии будущего. Hanshow //URL: http://www.hanshow.ru/solution/
19. YouFirst: отслеживаем реакцию аудитории на ваши видео с помощью ИИ // LPGenerator — 2018г. // URL: https://lpgenerator.ru/blog/2018/11/01/youfirst-otslezhivaem-reakciyu-auditorii-na-vashi-video-s-pomoshyu-ii/