Как искусственный интеллект меняет обучение в школе и университете

Обучение работе с ИИ

Роботов в процессе обучения можно использовать для решения самых разных задач — от программирования до конструирования и проведения экспериментов. Это помогает учащимся развивать навыки проблемного мышления, креативности и работы в команде. Учащиеся получают возможность применять полученные знания и навыки на практике, а также развивать творческую и инженерную мысль. Роботы также могут выступать в роли ассистентов преподавателей — читать лекции, контролировать знания, следить за успеваемостью или за временем выполнения задания.

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.

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

Микро- и нанообучение — новый образовательный подход, который активно используется сейчас, прежде всего, в корпоративном образовании. Он подразумевает процесс предоставления информации в виде 10-15-минутных занятий, видеороликов и упражнений. Также могут быть использоваться и более короткие форматы занятий — от 2 до 5 минут. ИИ используют для того, чтобы разбить сложную тему на короткие, легко воспринимаемые фрагменты текста. Последний позволяет создавать обучающие модули для реализации программ нанообучения и автоматически делить информацию на понятные доступные блоки, при этом выдавая их ученикам в привлекательной запоминающейся форме. Вышеописанный формат подачи учебных материалов по оценкам экспертов должен показать в скором будущем неплохие результаты в повышении внимания школьников. В первую очередь, это связано с большой популярностью среди молодежной аудитории коротких видеоформатов.

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.

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.

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.

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.

Геймификация на основе ИИ

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.

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.

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.

В первую очередь, это конфиденциальность и защита персональных данных учащихся и преподавателей. Для качественного обучения ИИ-моделей требуется конфиденциальная информация — данные пользователей из социальных сетей, мобильных телефонов, компьютеров и т.д. Даже если формально конфиденциальность пользователей не была при этом нарушена, выявленные ИИ закономерности в данных могут создавать риски раскрытия персональной информации. Помимо этого, существует проблема взаимоотношений между человеком и машиной. Благодаря внедрению ИИ в образование появляются гибридные формы обучения, которые включают в себя виртуальных помощников. Сегодня в экспертном сообществе активно обсуждается вероятность того, что у школьников может измениться восприятие «живого», и это способно привести к замедлению развития эмоционального интеллекта. А студенты столкнутся с рядом проблем, вызванных формированием эмоциональных связей между человеком и машиной. Результаты исследования показывают, что сегодня российская сфера образования находится на раннем этапе внедрения технологий ИИ. С одной стороны, по возможностям инвестиций в технологии ИИ и привлечения профильных специалистов она уступает лидирующим сегментам экономики: банкам, торговле, телекоммуникациям. С другой стороны, у образовательных учреждений существует особая потребность в использовании ИИ, поскольку данная сфера деятельности непосредственно связана с информацией и ее обработкой. При этом тенденции использования ИИ в российском образовании в целом соответствуют мировому опыту современной технологической модернизации и связаны как с повышением качества образовательных услуг, так и с повышением управляемости образовательных процессов.

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.

За последний год популярность этой ИИ-технологии стремительно выросла. В образовании генеративный ИИ используется и для улучшения учебного процесса. Например, чат-бот способен отвечать на вопросы студентов, а нейросети помогают анализировать результаты проведенных занятий, подбирать темы и материалы для новых, подсказывать спикерам, какие программы требуют корректировки. ИИ также помогает и в административной работе преподавателей. «На коммуникацию с родителями учеников обычно уходит очень много времени. Кроме этого, родители часто придираются к тому, как сообщение написано. Говорят: «Вы занимаетесь образованием, а в вашем сообщении падежи не согласованы». Искусственный интеллект в таких случаях приходит мне на помощь. Я на бегу прописываю для ИИ идею сообщения родителям и прошу перефразировать. Искусственный интеллект генерирует стройный, понятный текст, который остается чуть-чуть отредактировать перед отправлением. Так что, если раньше я мог за один день ответить только одному родителю, то сейчас без особых затрат времени пяти-шести», — рассказывает координационный директор школы «Сверхновая школа» Валерий Астанчук.