Искусственный интеллект для учебы и практики: как технологии меняют образование

Внедрение адаптивного обучения

По мнению генерального директора ЮНЕСКО Одри Азуле, искусственный интеллект серьезно изменит всю сферу образования, а методы преподавания, способы обучения, доступ к знаниям и подготовка учителей претерпят революционные изменения. У сферы образования, в отличие от бизнеса, есть своя специфика интеграции ИИ-технологий. Основной целью внедрения ИИ в образовательные процессы является не получение экономического эффекта, а повышение качества обучения, которое сложно измерить с помощью системы объективных показателей. Область применения ИИ в образовании уже сейчас весьма разнообразна. Его можно использовать для анализа поведения учеников, студентов и преподавателей, персонализации процесса обучения, прокторинга (контроля честного прохождения онлайн-экзаменов и тестирования), проверки уровня знаний и работ учащихся и пр. Важным социальным эффектом внедрения ИИ станет повышение уровня доступности образования, а также инклюзивности образовательной среды.

Еще одна рутинная операция в образовании — создавать опросники и тесты для контроля знаний. В этой сфере тоже есть AI-помощники. Например, сервис для создания тестов PrepAI. Он позволяет создать тест на основе вашего материала (конспекта, книги, видеолекции) или ввести тему в окно поиска и собрать контрольную работу по материалам из интернета. Сервис работает на базе нейросети, которая распознает контент, сегментирует его, генерирует разные варианты ответов. На PrepAI можно делать тесты как для школьников, так и для студентов университетов. Еще один пример автоматизированной разработки контента — сервис Smartest Learning. Инструмент анализирует ваши текстовые документы и на их основе может создавать презентации с иллюстрациями и графиками, викторины и тесты. Все свои проекты можно сохранять в библиотеку и редактировать здесь же.

При этом использование искусственного интеллекта — это не только оснащение классов и аудиторий соответствующим оборудованием, но и смена образовательной парадигмы. По мере внедрения ИИ-решений на место традиционным занятиям будет приходить разноформатное проектное обучение. Изменится и роль педагога. Возрастет его значимость как наставника, мотивирующего учеников к самостоятельной работе, обучающего приемам работы с информацией, поиску новых решений. Это связано с тем, что искусственный интеллект в образовании основан на использовании разнообразных приложений, включая интеллектуальных наставников, функциях персональной и оперативной обратной связи, контроля прогресса в обучении. Возможности ИИ также можно использовать для оказания специализированной поддержки и повышения осведомленности о пробелах в знаниях, что позволяет преподавателям использовать технологии персонализированного и адаптивного обучения. ИИ обеспечивает возможность принятия решений на базе алгоритмов, позволяющих оценивать сложные навыки и знания в режиме реального времени. Кроме того, образовательные системы на базе искусственного интеллекта способны анализировать динамику занятий в классе и вовлеченности учащихся, что позволяет оперативно выявлять не успевающих учеников и устранять пробелы в знаниях. Подобные технологии, еще недавно казавшиеся уделом отдаленного будущего, уже используются в образовательной сфере.

Во фронтенд-команде собрались очень активные ребята, которые задавали интересные вопросы и по-настоящему удивили своей финальной работой. Они не только выполнили техническое задание, но и добавили собственные доработки: например, возможность выбрать различные стили изображения и настроить их соотношение в конечной картинке. В работе они использовали HTML, CSS, Javascript. ChatGPT помогла им там, где не хватало собственных компетенций. Например, некоторые еще не очень хорошо знали JavaScript и задавали нейросети конкретные запросы: «напиши код для слайдера». ChatGPT также оснащена датасетами верстки, поэтому хорошо справлялась с этими задачами. По сути, нейросеть выступила помощником, который наталкивает на мысль или дополняет компетенции разработчиков-новичков.

Искусственный интеллект и технологии уже нашли свое применение в медицине, благотворительности, экологии и других социально значимых сферах. Среди них и образование. Здесь нейросети помогают снизить рутинную нагрузку учителей и преподавателей, сделать учебу более персонализированной и веселой для студентов, облегчить вход в новые профессии и поддержать учащихся морально. Делимся обзором применения технологий в образовании с примерами работающих сервисов и практик.

Обучение идет продуктивнее, когда школьники и студенты чувствуют себя комфортно в новой среде и ощущают поддержку. Здесь на помощь также могут прийти нейросети. Например, студенты университета Эмори (США) разработали чат-бот на искусственном интеллекте Emora, который может общаться на глубокие темы, помогать людям с тревожностью и депрессией. Первая аудитория этого сервиса — студенты-первокурсники, которым нужна поддержка при переезде, смене образа жизни и адаптации в новом коллективе.

Аналогично работает Thinkster — сервис для обучения школьников математике. Взаимодействие с платформой начинается с теста, затем приложение подбирает для пользователя подходящие ему упражнения и меняет программу в зависимости от того, как ученик проявляет себя. Работа на Thinkster включает в себя также уроки с репетитором, которому аналитика по ученикам помогает составлять индивидуальные уроки. Расширенная версия Duolingo использует ChatGPT, чтобы объяснять пользователям их ошибки. Источник

Избавить их от рутины помогают решения на основе нейросетей. Например, программа Gradescope позволяет проверять тесты по физике, математике, химии, биологии и другим предметам. Пользователь предзагружает в программу тест и ответы, а затем сканирует листы бумаги с выполненными заданиями от студентов. Нейросеть распознает рукописный текст, сопоставляет с правильными ответами, находит ошибки и группирует их, чтобы преподаватель мог дать обратную связь по слабым местам студентов. Так выглядит интерфейс проверки в Gradescope. Источник

Автоматизация рутины для учителей

Алгоритмы искусственного интеллекта помогают определить уровень студента и создать для него персонализированный план обучения. Яркий пример — приложение для изучения иностранных языков Duolingo. На старте вы проходите тест по изучению языка, и приложение собирает для вас упражнения подходящей сложности. Затем, на основе каждого пройденного урока, ваших успехов и ошибок, Duolingo выбирает упражнения, которые помогают заполнить пробелы и повысить свой уровень. Также в приложение встроена система распознавания речи, которая позволяет практиковать навык произношения.

Массовые открытые онлайн курсы (Massive Open Online Courses, MOOC) — формат онлайн обучения, при котором доступ к образовательному контенту открыт для широкой аудитории через интернет. Хотя технологии дистанционного онлайн-обучения получили развитие еще в конце XX века, начало популярности модели MOOC относится к началу 2010-х годов. Сегодня MOOC-платформы не только предоставляют разнообразный образовательный контент по вопросам, связанным с технологиями искусственного интеллекта, но и используют алгоритмы ИИ для решения комплекса аналитических и управленческих задач, направленных на поддержку образовательного процесса.

Адаптивное обучение предполагает такую форму организации учебного процесса, при которой максимально учитываются навыки, интересы и другие индивидуальные особенности обучающихся. Построение адаптивных образовательных моделей осуществляется с использованием технологий на базе ИИ и машинного обучения, позволяющих анализировать результаты освоения образовательной программы студентом или школьником и корректировать ее для каждого ученика.

Используя алгоритмы искусственного интеллекта, можно создавать персонализированные игры, которые помогают ускорить процесс обучения. Это делает обучение более увлекательным и способствует лучшему усвоению материала. В первую очередь геймификация в образовании используется для повышения мотивации учащихся. Она также помогает добиться более высокой концентрации, интереса к изучаемому материалу и удержанию внимание на протяжении всего занятия.

Развитие искусственного интеллекта (ИИ) и его внедрение в сферу образования приобретает повсеместный характер. Эксперты сходятся во мнении, что ИИ приведет к существенным трансформациям в индустриях, связанных с интеллектуальной деятельностью, к числу которых относится образование.

Авторы исследования отмечают, что одним из самых востребованных навыков будущего, станет высокий уровень владения ИИ-инструментами, а наука об использовании ИИ его ключевым элементом. Различные страны уже принимают меры для привлечения талантов в области искусственного интеллекта, поскольку находятся в условиях жесткой конкуренции. Так, в России, по словам заместителя директора Департамента государственной политики в сфере высшего образования Минобрнауки России Алексея Левченко, в 16 университетах разработано 90 программ для обучения специалистов в области искусственного интеллекта. В рамках федерального проекта «Искусственный интеллект» должно быть создано около 100 таких образовательных программ.