Применение искусственного интеллекта в современной школе

Препринт статьи



Статья рассматривает примеры использования искусственного интеллекта в школьном образовании. Описываются способы, благодаря которым технологии искусственного интеллекта улучшают качество обучения, делают его более персонализированным и эффективным. Приводятся примеры внедрения адаптивного обучения, автоматической оценки работ, интерактивных помощников, анализа успеваемости, создания учебных материалов, поддержки инклюзивного образования.

Ключевые слова: искусственный интеллект, школа, образование, автоматизация, технологии, виртуальная реальность.

За последние годы искусственный интеллект значительно изменил множество сфер нашей жизни, однако в образовательной среде он пока находится на стадии становления. Министерство просвещения РФ в 2021 году утвердило стратегию «Цифровая трансформация образования», направленную на внедрение цифровых разработок для школьников, учителей и родителей. Реализуемая до 2030 года, эта стратегия предусматривает интеграцию гаджетов и цифровых технологий в учебный процесс, устранение образовательных пробелов и индивидуализацию обучения.

Искусственный интеллект становится одним из ключевых инструментов в эпоху цифровой трансформации. Согласно определению, искусственный интеллект — это раздел информатики, занимающийся созданием интеллектуальных компьютерных систем, способных выполнять задачи, ранее доступные лишь человеку: понимать язык, учиться, логически мыслить и решать сложные проблемы. Национальная стратегия развития искусственного интеллекта, утвержденная указом Президента РФ от 10 октября 2019 года № 490, определяет искусственный интеллект как набор технических решений, позволяющих имитировать когнитивные способности человека, включая самостоятельное обучение и решение задач без заранее заданного алгоритма.

Основные свойства искусственного интеллекта включают:

— Понимание естественного языка.

— Способность к обучению.

— Логическое мышление.

— Принятие решений.

Эти технологии особенно эффективны там, где требуется обработка больших объемов данных. В образовательной системе искусственный интеллект помогает адаптировать учебный процесс под индивидуальные нужды каждого обучающегося, проводить глубокий анализ успеваемости и выявлять одаренных детей на ранних этапах. Он также способствует автоматизации проверки знаний и оценке результатов обучения.

Использование искусственного интеллекта открывает новые горизонты для онлайн-образования. Современные технологии помогают учителям превращать обычные уроки в интересные и познавательные мероприятия. Они автоматизируют не только оценку знаний, но и многие другие аспекты работы преподавателя, такие как проверка домашних заданий и выполнение административных обязанностей. Программы, основанные на искусственном интеллекте, способны оценивать знания студентов, анализировать их ответы и предоставлять индивидуальную обратную связь. Это устраняет субъективизм в выставлении оценок и освобождает учителей от части рутины, позволяя им больше времени уделять подготовке уроков и взаимодействию со студентами.

Кроме того, искусственный интеллект играет важную роль в создании персонализированного подхода к образованию. Алгоритмы отслеживают прогресс каждого ученика, формируют уникальные образовательные маршруты, которые корректируются в соответствии с успехами и неудачами ребенка. Это обеспечивает максимальную эффективность обучения, учитывая индивидуальные особенности и потребности каждого учащегося.

Технологии искусственного интеллекта также открывают новые возможности для обучения людей с особыми потребностями. Например, для слабовидящих используются системы преобразования текста в речь, а для глухих — голосовые команды и субтитры. Для тех, кто имеет нарушения опорно-двигательной системы, предусмотрены специальные устройства ввода и сенсорные панели, что делает обучение более доступным и мотивирующим.

Практические примеры использования искусственного интеллекта в школе

Адаптивное обучение

Платформы адаптивного обучения : Такие платформы, как Khan Academy или Duolingo, используют искусственный интеллект для создания персонализированных маршрутов обучения. Система анализирует ответы и успехи ученика, чтобы предложить ему задания соответствующего уровня сложности. Это позволяет избегать ситуаций, когда ученик слишком легко справляется с материалом или, наоборот, испытывает трудности.

Автоматическая оценка работ

Проверка письменных заданий : Системы вроде Grammarly или Turnitin используют машинное обучение для автоматической проверки грамматических ошибок, стиля письма и плагиата. Учителя получают возможность быстрее проверять большое количество текстов, а ученики — оперативно получать обратную связь.

Оценка тестов и экзаменов : Некоторые школы внедряют автоматизированные системы тестирования, которые автоматически проверяют тесты с множественным выбором ответов, математическими задачами и даже эссе. Это снижает нагрузку на учителей и ускоряет процесс выставления оценок.

Интерактивные помощники и чат-боты

Чат-боты для помощи обучающимся : Виртуальные ассистенты могут отвечать на вопросы учеников, помогать с выполнением домашних заданий, объяснять сложные темы и даже напоминать о предстоящих событиях. Примером такого решения является платформа Socratic, которая предоставляет помощь по различным предметам через мобильное приложение.

Анализ успеваемости и прогнозирование

Прогнозирование успеваемости : На основе данных об успеваемости, посещаемости и других показателях система может предсказывать возможные академические трудности у отдельных учеников. Это позволяет вовремя вмешаться и оказать необходимую поддержку.

Индивидуальный план развития : Используя данные о сильных и слабых сторонах ученика, система может рекомендовать дополнительные ресурсы или курсы для улучшения его успеваемости.

Создание учебных материалов

Генерация контента : Искусственный интеллект может создавать учебные материалы, такие как тесты, упражнения и задания, исходя из требований конкретного курса и уровня подготовки учеников. Это экономит время учителей и позволяет быстро обновлять контент.

Поддержка инклюзивного образования

Ресурсы для особых нужд : Для учеников с ограниченными возможностями здоровья создаются специализированные приложения и устройства, использующие искусственный интеллект. Например, программы для распознавания речи и перевода её в текст помогают детям с нарушением слуха участвовать в занятиях.

Управление классной комнатой

Мониторинг поведения : Системы видеонаблюдения с использованием искусственного интеллекта могут следить за поведением учеников в классе, предупреждая случаи буллинга или других нарушений дисциплины. Это помогает поддерживать порядок и безопасность в школе.

Административные задачи

Планирование расписания : Искусственный интеллект может оптимизировать расписание занятий, учитывая загруженность классов, наличие учителей и другие факторы. Это облегчает задачу управления учебным процессом и минимизирует конфликты в расписании.

Виртуальная реальность и дополненная реальность

VR/AR-технологии : Использование виртуальной реальности и дополненной реальности в обучении позволяет создать интерактивные среды, где ученики могут изучать сложные концепции, например, анатомию или физику, в наглядном формате. Искусственный интеллект помогает управлять этими средами и адаптировать их под конкретные цели урока.

Игровое обучение (геймификация)

Образовательные игры : Игровые платформы, такие как Minecraft Education Edition, используют элементы геймификации для вовлечения учеников в процесс обучения. Искусственный интеллект управляет игровым процессом, создавая задания и уровни, соответствующие уровню подготовки игрока.

Эти примеры показывают, насколько широко искусственный интеллект может применяться в школьной практике, улучшая качество образования, делая его более индивидуальным и эффективным.

Литература:

1. Паспорт стратегии «Цифровая трансформация образования». Текст: электронный // — URL: https://storage.strategy24.ru/files/news/202108/43fb021bdd716421c34492388e98a41c.pdf

2. Указ Президента Российской Федерации от 10.10.2019 № 490 о развитии искусственного интеллекта в Российской Федерации. — Текст: электронный // Информационный правовой портал. — URL: https://storage.strategy24.ru/files/news/202108/43fb021bdd716421c34492388e98a41c.pdf

3. Второй разум: как развивается искусственный интеллект и что его ждёт в будущем. — Текст: электронный // Блог Яндекс Практикума. — URL: https://practicum.yandex.ru/blog/chto-takoe-iskusstvennyi-intellekt/