Эффективность применения нейросетей в диагностике и коррекции нарушений читательской грамотности у учащихся 5–7-х классов



В статье рассмотрены основные понятия и термины, связанные с читательской грамотностью. Результаты исследования продемонстрировали, что нейросети обладают потенциалом для выявления трудностей у учащихся 5–7-х классов при осмысленном чтении, а также для построения возможностей обучения, направленных на повышение уровня читательской грамотности. Благодаря свойствам нейросетей в анализе больших объемов информации и распознавании образов, можно осуществлять коррекцию нарушений читательской грамотности.

Ключевые слова: чтение, грамотность, нейросеть, учащийся.

Введение. Особое место среди навыков у учащихся отводится читательской грамотности. В век быстрого развития информационных технологий у современных школьников на основе понимания и интерпретации информации развиваются некоторые мягкие навыки, которые формируются вследствие осмысленного чтения и говорения: коммуникативные (умение аргументировать свою точку зрения, ведение деловой беседы или переписки и др.), управленческие (организация работы в группе, распределение обязанностей и др.), социальные (соблюдение этикетного поведения, управление конфликтными ситуациями и др.).

Проблема читательской грамотности у школьников является одной из ключевых в образовании. Нарушения читательской грамотности могут оказывать негативное влияние на успехи в учебе и развитие личности учащихся [1]. В связи с этим актуальной является задача разработки эффективных методов определения и коррекции нарушений читательской грамотности у учащихся 5–7-х классов. Одним из перспективных направлений в этой области является применение нейросетей.

Нейросети могут быть использованы в определении и коррекции нарушений читательской грамотности у школьников благодаря своим возможностям анализа текстов, распознавания образов и индивидуальной адаптации. Благодаря возможности анализировать большие объемы данных, нейросети также могут помочь в разработке способов обучения и оценки эффективности различных подходов к коррекции нарушений читательской грамотности [3].

Принимая во внимание вышесказанное, можно говорить об актуальности исследования , которая обусловлена развитием личности, готовой к саморазвитию, самообразованию, способной к взаимодействию с окружающим миром.

Предметом исследования является разработка и тестирование специализированных программных продуктов, основанных на нейросетевых технологиях, для диагностики и коррекции читательской грамотности.

Цель исследования : оценка эффективности применения нейросетей в определении и коррекции нарушений читательской грамотности у учащихся 5–7-х классов.

Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи :

1. Изучить существующие подходы к определению и коррекции нарушений читательской грамотности у школьников;
2. Разработать способ использования нейросетей в определении нарушений и провести экспериментальное исследование эффективности применения нейросетей в коррекции нарушений читательской грамотности у учащихся;
3. Показать результаты применения нейросетей в определении и коррекции нарушений читательской грамотности среди учащихся 5–7-х классов.

Основные понятия и термины исследования: «читательская грамотность», «нейросеть». Рассматривая читательскую грамотность, прежде всего необходимо раскрыть понятие «читательская грамотность». А. М. Новиков считает грамотность «одним из базовых показателей культурного развития населения, а применительно к школе — одним из важнейших условий и показателей качества обучения» [7]. Читательская грамотность входит в более широкое понятие «Функциональная грамотность».

«Функциональная грамотность — это способность человека использовать приобретаемые в течение всей жизни знания для решения широкого диапазона жизненных задач в различных сферах человеческой деятельности, общения и социальных отношений».

Читательская грамотность представляет собой комплекс навыков и умений, необходимых для эффективного чтения, понимания и анализа текстов. Она включает в себя умение декодировать слова, понимать и интерпретировать содержание текста, а также критически мыслить и оценивать информацию [9].

Грамотно читать — это значит понимать текст, размышлять над его содержанием, оценивать его смысл и значение, фиксировать и использовать полученную информацию, излагать свои мысли о прочитанном, строить социальные контакты [8].

Исходя из этого, работа по формированию функциональной грамотности речи реализуется в несколько этапов:

1. Работа над «семантическим полем» слова.
2. Работа над техникой чтения и объемом восприятия информации, получаемой через чтение.
3. Работа над смысловым чтением [10].

Нарушения читательской грамотности могут проявляться в различных формах, мешающих эффективному чтению и пониманию текста [9].

Определение нарушений читательской грамотности включает в себя оценку уровня навыков чтения и понимания текста учащихся, выявление трудностей и определение областей, требующих коррекции. Коррекция нарушений читательской грамотности строится на разработке и применении индивидуализированного обучения, направленного на устранение конкретных проблем чтения и повышение уровня читательской грамотности [11].

Нейросети представляют собой компьютерные системы, моделирующие работу нейронных связей в человеческом мозге. Они способны обучаться на основе больших объемов данных, распознавать образы, прогнозировать результаты и выполнять сложные задачи анализа информации [2]. Нейросети уже широко используются в различных областях и сферах жизни человека, включая обработку естественного языка, распознавания образов, диагностику и прогнозирование.

Исследование эффективности применения нейросетей в определении и коррекции нарушений читательской грамотности у учащихся 5–7-х классов предполагает анализ возможностей использования нейросетей для выявления трудностей учащихся, создания персонализированных программ обучения, разработки способов коррекции нарушений читательской грамотности и оценки их эффективности [6].

Таким образом, данная работа представляет основные понятия и термины, связанные с рассмотрением возможностей для развития индивидуализированных подходов к обучению и повышению читательской грамотности у учащихся с различными трудностями, возникающими при смысловом чтении.

Функции искусственного интеллекта в диагностике нарушений и формировании читательской грамотности. «Искусственный интеллект» — комплекс технологических решений, позволяющий имитировать когнитивные функции человека (включая самообучение и поиск решений без заранее заданного алгоритма) и получать при выполнении конкретных задач результаты, сопоставимые, как минимум, с результатами интеллектуальной деятельности человека» [12]. Вот некоторые функции, которые нейросети осуществляют на данный момент:

1.Анализ текстов и определение уровня сложности (некоторые нейросети, например, BERT (Bidirectional Encoder Representations from Transformers) и GPT-3 (Generative Pre-trained Transformer 3), могут анализировать тексты и определять уровень понимания и потенциальных проблем у учащихся). Это позволяет предложить учащимся материал, соответствующий их уровню чтения.

2.Распознавание и синтез речи (нейронные связи могут оценивать беглость устного чтения, произношения и интонацию учащихся).

3.Индивидуальная адаптация программ обучения (нейросети могут создавать персонализированные программы обучения, учитывая индивидуальные потребности каждого ученика. Например, нейросеть LSTM (Long Short-Term Memory) может адаптировать задания и упражнения в зависимости от уровня навыков чтения каждого ученика.

4.Анализ настроения и распознавание эмоций (нейросети могут оценить эмоциональную реакцию учащихся на материалы для чтения, позволяя понять их вовлеченность, мотивацию и потенциальные эмоциональные барьеры на пути развития грамотности).

5.Обратная связь и мониторинг прогресса (нейросети могут анализировать результаты тестов и упражнений по чтению, предоставляя детальную обратную связь о прогрессе каждого ученика, что помогает в определении областей, где учащемуся требуется дополнительная поддержка).

Практическое применение нейросетевых моделей на уроках русского языка в 5–7-х классах. Одно из практических применений искусственного интеллекта на уроках русского языка — улучшение понимания прочитанного. Используя методы обработки естественного языка, нейронные сети могут анализировать ответы учащихся на упражнения пониманию прочитанного, предоставляя персонализированную обратную связь в зависимости от уровня их понимания [5].

Следует отметить, что учащиеся, имеющие нарушения читательской грамотности нуждаются в индивидуальном подходе в обучении. Принимая за основу существующие подходы, необходимо рассмотреть следующий способ в определении и коррекции нарушений читательской грамотности:

1.Оценка (проведение оценки способностей к чтению каждого учащегося; она может включать в себя оценку навыков чтения, беглости, понимания и оценки словарного запаса).

2.Индивидуальное обучение (на основе результатов оценки разрабатывается индивидуальный план обучения для каждого учащегося, имеющего нарушения).

3.Мультисенсорный подход (использование интерактивных упражнений для обработки фоники, чтения, включение в образовательный процесс мультимедийных ресурсов).

4.Явное и систематическое обучение основополагающим навыкам чтения.

5.Интенсивное вмешательство (для учащихся, испытывающих значительные трудности с чтением, необходимо ввести целенаправленное обучение в малых группах или индивидуально).

6.Постоянный мониторинг успеваемости (регулярность оценивания позволит отследить рост и определить область для дальнейшего развития).

7.Сотрудничество с педагогами специального образования (поддержка учащегося с нарушениями грамотности чтения).

С помощью нейросетевых моделей ChatOn Ai и OpenChat Ai были созданы задания, направленные на развитие различных качеств, способствующих в дальнейшем их становлению как личности, готовой к саморазвитию, самообразованию, способной к взаимодействию с окружающим миром. Предложенные учащимся, участвующим в исследовании задания отличаются от тех, что уже используются.

В Задании 1 (История приключений «Выбери сам») учащимся 5-х классов было предложено создать приключенческие истории, в которых читатели принимают решения, влияющие на исход истории. Это задание направлено на развитие понимания причинно-следственных связей, а также способность создавать разветвленные повествования. Такой вид задания способствует вовлечению в динамичное и индивидуальное чтение.

Задание 2 (Совместное написание рассказов) направлено на работу учащихся 5–6-х классов в малых группах над созданием совместных рассказов. Каждый член группы может написать отдельный фрагмент истории, что позволит включить в повествование самые разные идеи и точки зрения. Выполняя такое задание, учащиеся развивают в себе способность к делегированию обязанностей, обсуждению проблемных ситуаций и принятию решений, компромиссных для всех участников групповой работы.

Сутью Задания 3 («Моя — твоя история») стало написание интерактивной фантастики. Для выполнения задания учащимся 6-х классов было необходимо познакомиться с такими интерактивными платформами как Twine и inklewriter, где они могли создать текстовые игры или истории с разветвленным повествованием. Это может способствовать развитию критического мышления и творческих способностей, поскольку учащиеся создают свои собственные истории.

В Задании 4 («Услышанное и увиденное») учащимся 6–7-х классов предлагалось, используя цифровые инструменты (Storybird, Book Creator, Adobe Spark) создать интерактивные истории с мультимедийными элементами. Разрешено использовать изображения, аудио- и видеоматериалы, чтобы оживить свои рассказы. Таким образом, увлечены заданием были как визуальные, так и аудиальные учащиеся.

Для учащихся 7-х классов нейросети создали задание, в котором центральным был персонаж, которого было необходимо социализировать. В Задании 5 («Очерк жизни») учащимся предлагалось создать собственного аватара (персонажа) и написать короткий рассказ или серию дневниковых записей с точки зрения созданного ими героя. Суть задания заключается в развитии возможности примерить различные точки зрения.

В описываемом исследовании приняло участие 53 учащихся, из них 18 учащихся из 5-х, 20 учащихся из 6-х, 15 учащихся из 7-х классов. Результат работы учащихся, выполнявших предложенные задания, представлены в Таблице 1.

Таблица 1

Результаты работы учащихся, выполнявших задания в рамках исследования

№ задания	Учащиеся 5-х классов (18 чел)	Учащиеся 6-х классов (20 чел)	Учащиеся 7-х классов (15 чел)
Задание 1 (История приключений «Выбери сам»)	15 чел (83 %) выполнило успешно	не участвовали	не участвовали
Задание 2(Совместное написание рассказов)	13 чел (72 %) выполнило успешно	20 чел (100 %) выполнило успешно	не участвовали
Задание 3(«Моя — твоя история»)	не участвовали	18 чел (90 %) выполнило успешно	не участвовали
Задание 4 («Услышанное и увиденное»)	не участвовали	17 чел (85 %) выполнило успешно	14 чел (93 %) выполнило успешно
Задание 5 («Очерк жизни»)	не участвовали	не участвовали	15 чел (100 %) выполнило успешно

Таким образом, с помощью нейронных сетей были созданы и внедрены на уроки русского языка 5–7-х классов целевые упражнения, позволяющие создать среду для более увлекательного и эффективного обучения предмету. Исходя из полученных результатов, можно сделать вывод о эффективности применения нейросетей в диагностике и коррекции нарушений читательской грамотности у учащихся 5–7-х классов.

Заключение. В ходе исследования были рассмотрены основные понятия и термины, связанные с читательской грамотностью. По результатам исследования сделан вывод о том, что нейросети обладают потенциалом для диагностики трудностей у учащихся при осмысленном чтении, а также способны создать обучение, направленное на устранение конкретных проблем и повышение уровня читательской грамотности. Благодаря возможностям нейросетей в анализе больших объемов информации и распознавании образов, могут разрабатываться способы коррекции нарушений читательской грамотности. Важно отметить, что при внедрении нейросетей в образовательную среду следует уделять первостепенное внимание конфиденциальности данных. Дополнение нейросетевых инструментов в обучение способствует целостному развитию грамотности чтения у учащихся 5–7-х классов.

Литература:

1. Алексеева, И.Е., Захарова, Е.В., Иванова А. В. Проблемы и пути развития чтения современных школьников. — Современная зарубежная педагогика, 2019. Т.2, № 1. — с.34 –39.
2. Баринов, Н. И. Развитие навыков чтения с использованием компьютерных технологий. — Вестник Московского университета. Серия 20: Педагогика и психология, 2017, № 2. — с.29–41.
3. Гладкая, А. В. Влияние использования программного обеспечения с элементами искусственного интеллекта на коррекцию нарушений чтения у детей младшего школьного возраста. — Журнал научных публикаций детей и молодежи, 2020. Т.2, № 1. — с. 94–100.
4. Ермолаева, Е. В. Психолого-педагогические аспекты применения нейросетей в обучении чтению у младших школьников. — Образование и педагогические науки, 2018. Т.36, № 3. — с. 20–27.
5. Козлова, В.И., Смирнова, И.В., Петрова, О.С., Хлынова, А. Ю. Использование нейротехнологий как альтернативный подход к обучению чтению детей с нарушениями развития. — Интеллектуальные технологии в образовании, 2016. Т.1, № 12. с. 36–43.
6. Никитина, О.А., Мирошниченко, Т. В. Роль нейросетей в коррекции нарушений чтения у детей младшего школьного возраста. — Научный вестник Московского государственного педагогического университета, 2020. Т. 1, № 2. — с. 101–108.
7. Новиков, А. М. Педагогика: словарь системы основных понятий. — М.: Издательский центр ИЭТ, 2013. — 268 с.
8. Петрова, М.С., Ландская, Н. В. Эффективности применения нейротехнологий в формировании чтения у учащихся с дислексией. — Научные исследования в психологии, 2019. № 4. — с. 50–58.
9. Рыбаков, В.В., Рыбакова, Е. В. Использование нейросетей в диагностике и коррекции дислексии. — Педагогическое образование и наука, 2017. № 3. — с. 33–39.
10. Сложеникина, Г.В., Птицына, О.В., Елизарова, Т. В. Коррекционно-логопедические приемы и методы по формированию эффективного и смыслового чтения в развитии функциональной грамотности учащихся: текст статьи. — Челябинск, 2022. № 2. — 167 с.
11. Соколенко, Г.Г., Дорошкевич, Е. О. Использование искусственных нейронных сетей для коррекции нарушений чтения. — Психология и анализ: актуальные проблемы, 2018. Т. 21, № 4. — с. 43–52.
12. Филипова, И. А. Правовое регулирование искусственного интеллекта: учебное пособие, 2-е издание. — Нижний Новгород: Нижегородский университет, 2022. — 275 с.