Акмеологическое консультирование «Как использовать искусственный интеллект в онлайн образовании»

Консультант: Беренгольц Н.В., методист Центра дистанционного образования ТОИПКРО.

Ключевые слова: искусственный интеллект (ИИ), онлайн образование, цифровая трансформация, персонализация обучения, адаптивное обучение, интеллектуальные обучающие системы (ИОС), образовательная аналитика, креативное мышление, функциональная грамотность.

Краткая аннотация контента консультации:

Образование в России сейчас переживает масштабную цифровую перестройку. Отечественное образование находится в состоянии непрерывной трансформации, что обусловлено массовым внедрением цифровых технологий, включая методы искусственного интеллекта (ИИ). Применение технологий ИИ обусловливает беспрецедентное расширение возможностей образования. Суть цифровой трансформации образования выражается в достижении каждым обучающимся необходимых образовательных результатов за счет персонализации образовательного процесса. Консультация направлена на выявление механизмов, преимуществ, а также ключевых рисков и вызовов, связанных с интеграцией технологий ИИ в онлайн и дистанционный учебный процесс в школах. Особое внимание уделяется связи цифровой трансформации с необходимостью формирования у школьников функциональной грамотности и креативного мышления. В данной консультации объясняется, как интегрировать ИИ в онлайн-обучение, какие конкретные инструменты использовать для повышения результатов, и как при этом не потерять самое главное — способность обучающихся творчески мыслить и решать реальные жизненные задачи. Мы также рассмотрим ключевые риски, связанные с внедрением ИИ.

Запрос на консультирование:

Каким образом технологии ИИ могут быть интегрированы в процесс онлайн обучения в школах? Какие конкретные инструменты ИИ обеспечивают персонализацию и повышение эффективности образовательных результатов? С какими основными вызовами и рисками сопряжено внедрение ИИ в дистанционный учебный процесс? Как обеспечить гармоничное взаимодействие социальной и цифровой систем?

Консультационный текст:

Концептуальные основы применения ИИ в образовании образования на цифровую трансформацию образования и на достижение каждым обучающимся необходимых образовательных результатов. Это достигается за счет персонализации образовательного процесса на основе использования потенциала цифровых технологий, включая ИИ и средства виртуальной реальности.

Искусственный интеллект (ИИ) определяется как комплекс технологических решений, который позволяет имитировать когнитивные функции человека (включая самообучение и поиск решений без заранее заданного алгоритма) и получать при выполнении конкретных задач результаты, по крайней мере, сопоставимые с интеллектуальными достижениями людей. ИИ претендует на выполнение в образовательном пространстве таких функций, как способность различать и идентифицировать визуально и акустически воспринимаемые образы, формулировать и решать профессиональные задачи, а также понимать смысл отдельных актов социокультурной человеческой деятельности и речи.

В настоящее время технологии ИИ играют все более заметную роль в развивающемся процессе цифровой трансформации образования. При этом, на практике в основном применяется «слабый искусственный интеллект», который представляет собой набор алгоритмов, способных решать строго узконаправленные задачи (например, распознавание речи или диагностика).

Интеграция цифровых технологий в деятельность общеобразовательных организаций (ОО) имеет четко определенные цели и задачи. К актуальным целям относится обеспечение цифровой инфраструктуры, ее эффективное использование для улучшения образовательных результатов, а также формирование цифровой грамотности участников образовательного процесса.

Ключевые элементы процесса цифровой трансформации школы включают:

1. Доступность цифровой инфраструктуры и инструментов.

2. Использование цифровых технологий в управлении школой и в учебном процессе.

3. Развитие и поддержка цифровой компетентности как учащихся, так и педагогов.

4. Управление цифровой трансформацией школы.

Применение ИИ обусловливает беспрецедентное расширение возможностей образования, включая такие направления, как интеллектуальные обучающие системы, чат-боты, механизмы автоматического оценивания, аналитические образовательные технологии и обучение в виртуальной реальности.

Одним из основных направлений развития современной педагогической теории является переход от «логоцентричной парадигмы» к «персоноцентричной», и от «репродуктивной, конвейерной педагогики — к конструктивной». Этой логике соответствует применение ИИ для персонализации.

Адаптивное обучение на основе ИИ является эффективным инструментом вовлечения и коммуникации участников образовательных процессов, способствуя повышению результативности их деятельности.

Ключевым инструментом здесь являются Интеллектуальные Обучающие Системы (ИОС), которые позволяют индивидуализировать работу обучающихся.

Структура типовой ИОС включает три взаимодействующие модели:

1. Модель предметной области: Содержательная часть, охватывающая конкретную дисциплину.

2. Модель обучающегося: Отслеживает уровень обученности, используя решения задач и ответы учащихся, а также модели их способности к познанию.

3. Педагогическая модель: Определяет способ и порядок взаимодействия с обучающимся, способствуя повышению результативности его учебной деятельности. В этой модели используются методы ИИ для определения времени и реализации обратной связи.

Функционал адаптивных систем:

• Персонализированные траектории: ИОС могут варьировать трудность изучаемого материала, предлагать дополнительные задания в зависимости от уровня знаний и умений ученика. Система может предлагать вернуться к ранее изученному материалу или перейти к освоению повышенной сложности.

ИИ позволяет максимально автоматизировать образовательный бизнес, освобождая преподавателей от ряда рутинных технических процессов.

Направления автоматизации и поддержки:

• Чат-боты и ИОС обеспечивают возможность получения обучающимися обратной связи и индивидуализации учебной работы.

• Виртуальный помощник: ИИ может выступать в роли «виртуального помощника» обучающегося при общении с образовательной организацией, или даже в роли тьютора (например, Langbot для изучения иностранного языка).

• Автоматизация консультирования: В России функционируют интеллектуальные приложения, обеспечивающие автоматизацию консультирования учащихся (например, INTALENT).

• Создание учебных материалов: Применение ИИ обеспечивает возможность содействовать обучающимся в формировании кратких изложений содержания учебных пособий, фрагментировании материалов и формировании собственных лекционных материалов.

Автоматизация оценивания и контроля является одним из ключевых направлений применения ИИ.

• Автоматическое оценивание: Общение с использованием естественного языка и методы распознавания объектов обеспечивают возможность автоматизации оценивания образовательных результатов, предполагающих экспертную оценку.

• Системы контроля: ИИ используется для автоматизации оценки образовательных результатов. Примеры включают системы прокторинга (контроля за удаленным проведением экзамена), такие как Examus и ProctorEdu.

• Обработка письменных работ: Система Gradescope использует ИИ для сканирования письменных работ и сортировки на оценки с помощью компьютерного зрения.

• Базы данных: Формируется автоматизированная база данных контрольных заданий, учитывающая результативность каждого субъекта образования.

Интерактивные технологии (VR/AR и Геймификация)

Использование ИИ, VR и AR позволяет повысить вовлеченность учащихся.

• Геймификация: ИИ повышает вовлеченность через геймификацию. Большинство онлайн-игр и обучающих тренажёров работают на ИИ. Например, сервис для изучения иностранных языков Lingualeo организован в игровой форме, а Connect and Learn – это интерактивная онлайн-игра для школьников.

• Виртуальная и дополненная реальность: VR (трехмерная среда) и AR (внесение виртуальной информации в поле восприятия) используются для создания интерактивных образовательных сред.

• Создание пространств: VR/AR позволяют создавать виртуальные музеи, планетарии, лаборатории и практикумы без существенных затрат на опытное оборудование.

• Симуляции: Используются для симуляций маловероятных или опасных событий, социальных взаимодействий, проведения исследований, а также в рамках проектно-ориентированного обучения и профориентации старшеклассников.

ИИ и формирование функциональной грамотности и креативного мышления

Внедрение ИИ в образовательный процесс должно быть сопряжено с решением задач по формированию функциональной грамотности (ФГ) учащихся, что является сегодня важным образовательным результатом. ФГ — это способность применять приобретаемые знания, умения, навыки для решения максимально широкого диапазона жизненных задач в различных сферах человеческой деятельности.

Креативное мышление как компонент ФГ

В рамках ФГ уделяется внимание такому направлению, как «креативное мышление». Креативное мышление рассматривается как способность продуктивно участвовать в выдвижении, оценке и совершенствовании идей, направленных на получение оригинальных и эффективных решений, генерацию нового знания или создание продуктов проявления творчества и воображения.

Компетентностная модель оценки креативного мышления включает три компонента:

1. Выдвижение разнообразных идей.

2. Выдвижение креативных идей.

3. Оценка и совершенствование идей.

Содержательно креативное мышление проявляется в областях творческого самовыражения (вербальные или визуальные средства) и решения проблем (гуманитарных, социальных или естественно-научных).

Роль учителя и методы развития креативного мышления
в цифровой среде

Одним из рисков внедрения ИИ является снижение творческих, познавательных способностей и унификация навыков. Для противодействия этому необходима целенаправленная систематическая работа команды учителей-предметников.

Методы, способствующие формированию ФГ и креативного мышления:

• Метапредметный подход: Важно использовать интегративный потенциал метапредметного подхода, который позволит целостно представить сущность проблем и избежать дублирования информации.

• Учебные ситуации: Необходимо создавать учебные ситуации, мотивирующие учащихся на деятельность и проясняющие смыслы этой деятельности.

«Хорошие» задания: Рекомендуются задания типа «от задачи к выбору способа». Это могут быть кейсы, ролевые игры, моральные дилеммы, а также задания, в которых проблема ставится вне предметной области, но решается с привлечением предметных и метапредметных знаний.

• Контекстные ситуации: Для младших школьников используются контексты создания сюжета игры, текста рекламы. Для старших – написание аннотаций, создание инфографики. В заданиях на решение социальных проблем используются ситуации социального проектирования или связанные с межличностными отношениями (например, буллингом).

Модель оценки креативного мышления включает три важных шага:

1. Выдвижение разнообразных идей.

2. Выдвижение креативных (оригинальных) идей.

3. Оценка и доработка идей.

Если ученики будут просто полагаться на ИИ, их творческие и познавательные способности могут снизиться. Поэтому, чтобы этого не произошло, нужна специальная, целенаправленная и систематическая работа со стороны учителей.

• Как развивать творчество в школе?

    ◦ Используйте метапредметный подход, который объединяет знания из разных предметов, чтобы видеть проблему целиком, а не кусками.

    ◦ Создавайте учебные ситуации, которые мотивируют учеников и объясняют, зачем они что-то делают (проясняют смыслы).

    ◦ Поощряйте дивергентное мышление (поиск множества решений):

        ▪ Обсуждайте проблемы в парах или маленьких группах.

        ▪ Предлагайте выдвигать и проверять разные гипотезы.

        ▪ Проводите учебные исследования и проекты.

    ◦ Давайте "хорошие" задания:

        ▪ Кейсы, ролевые игры, моральные дилеммы.

        ▪ Задания, где проблема стоит вне рамок учебного предмета, но ее нужно решить, используя знания по предмету.

        ▪ Задания, где нужно осознанно принять решение и нет явного указания на способ действия.

Например, для младших школьников можно предложить придумать сюжет игры или текст рекламы. Для старших — написать аннотацию или создать инфографику. Для решения социальных проблем можно использовать ситуации, связанные с буллингом или социальным проектированием.

 

Риски, вызовы и этические аспекты применения ИИ в образовании

Внедрение технологий ИИ сопряжено с определенными рисками для всех субъектов образования, что требует разработки грамотной комплексной государственной политики.

При всей пользе, внедрение ИИ несет и определенные риски для всех, кто участвует в образовании.

• Вред для здоровья: Использование компьютеров, особенно в довузовском образовании, увеличивает нагрузку на зрение, психику и двигательную систему.

• Снижение человеческих качеств:

    ◦ Ученики могут стать слишком зависимыми от технологий, и это может привести к снижению их творческих и познавательных способностей.

    ◦ Отсутствие "живого" общения негативно влияет на результаты.

    ◦ ИИ пока не умеет воспринимать весь спектр человеческих эмоций (радость, волнение, раздражение) и социально-психологические взаимодействия. Человек обладает уникальными качествами: интуиция, креативное мышление, сочувствие, доброжелательность — ИИ их трудно воспроизвести.

• Этика и данные: Нужно решить вопросы конфиденциальности и защиты личных данных учеников. Также необходимы прозрачность и контроль за тем, как ИИ используется.

• Цифровое неравенство: Есть проблема неравного доступа к технологиям ИИ и интернету в разных регионах и школах.

• Квалификация учителей: Необходимо постоянное повышение технических компетенций у всех участников, иначе они просто не смогут пользоваться новыми инструментами.

Вывод: ИИ как партнер, а не замена

Искусственный интеллект — это мощный инструмент, который уже успешно справляется с поиском материалов, контролем знаний и автоматической оценкой. Его главная цель — освободить учителей от рутины, сделать обучение личным и доступным.

Однако следует четко понимать: ИИ не может и не должен полностью заменить "живого" преподавателя.

Наилучшие результаты достигаются тогда, когда человеческая (социальная) система и цифровая система работают в гармонии, четко разграничивая свои сферы влияния.

Чтобы снизить риски, связанные со здоровьем и снижением познавательных способностей, нужно грамотно организовывать учебный процесс, обязательно включая классические методы обучения, где учитель активно участвует (тьютор, наставник). Учителю важно сосредоточиться на том, что машина пока не умеет: развитие критического мышления, креативности и эмоционального интеллекта.

Прогнозируется, что следующий этап развития — это интеграция локальных школ в мировое образовательное пространство, но при этом важно учитывать нашу ментальность и особенности российской системы образования.

 

Стратегия внедрения ИИ-технологий в образовательную практику

Для успешной цифровой трансформации и интеграции ИИ в школе необходим структурированный подход, который включает несколько этапов, как на уровне школы, так и на региональном/федеральном уровне.

Этапы интеграции цифровых технологий в школе

1. Инициация: Формулирование проблемы, которую предполагается решить, и отбор путей ее решения. Включает получение внешнего консультирования, знакомство с передовым опытом других ОО и аудит цифровой инфраструктуры.

2. Понимание: Разработка внутришкольных стандартов и регламентов, поддерживающих интеграцию. На этом этапе проводится повышение квалификации педагогов, подготовка плана интеграции и сбор обратной связи.

3. Начало внедрения: Формирование организационно-управленческих механизмов. Включает обучение задействованных членов педагогического коллектива и обеспечение организационных механизмов.

4. Рутинное использование: Совершенствование процедур использования цифровых решений, обсуждение достоинств и недостатков, уточнение регламентов.

5. Совершенствование и распространение: Выработка критериев оценки производственных процедур, развитие методологии оценки, проведение обучения для педагогических коллективов других школ и публикация сведений о передовом опыте.

5.2. Ожидаемые результаты и эффекты интеграции ИИ

Интеграция цифровых технологий, включая ИИ, в деятельность школ, приводит к ряду прямых и непрямых эффектов.

Прямые эффекты:

• Повышение успеваемости у учащихся (вследствие использования цифровых симуляторов и ресурсов по математике и естественнонаучным предметам).

• Улучшение навыков чтения и письма у учащихся.

• Повышение уровня цифровой компетентности учащихся и педагогов.

• Повышение гибкости управления ОО за счет внедрения целевых решений.

Ожидаемые результаты (целевое состояние):

• Снижение доли неуспевающих обучающихся.

• Увеличение числа обучающихся, демонстрирующих выдающиеся способности.

• Повышение уровня учебной самостоятельности учащихся, их хорошего самочувствия и психологического благополучия.

• Резкое снижение нагрузки на составление образовательной отчетности.

Непрямые эффекты:

• Повышение уровня удовлетворенности общества результатами работы системы образования.

• Повышение прозрачности управления системой образования.

• Развитие рынка цифровых решений для образовательных организаций.

 

Заключение

ИИ уже успешно справляется со многими образовательными задачами, такими как поиск дополнительного обучающего материала, контроль знаний, автоматизация оценивания успехов. Однако следует констатировать, что ИИ не может (да и не должен) в полной мере заменить «живого» преподавателя.

Целью использования технологий ИИ, в первую очередь, является освобождение преподавателей от ряда рутинных технических процессов, индивидуализация обучения и расширение доступа к образовательному процессу.

Наибольшие результаты могут быть достигнуты именно во взаимодействии социальной и цифровой систем, с гармоничным разграничением сфер действия. Человек обладает такими особыми качествами и чувствами, которые трудно воспроизвести в ИИ: интуиция, креативное мышление, критическое суждение, когнитивная гибкость, сочувствие, доброжелательность. Эти человеческие качества и навыки (включая развитие функциональной грамотности и дивергентного мышления) должны стать приоритетом педагогов в условиях цифровизации.

Для дальнейшего совершенствования образовательной деятельности прогнозируется интеграция локальных образовательных пространств в мировое образовательное пространство, при этом должны быть учтены ментальность субъектов образования и особенности образовательных систем

ИИ может автоматизировать рутинные процессы, но развитие креативного мышления, требующего дивергентного подхода, оценочной деятельности, само- и взаимооценки, а также осмысленного принятия решений, остается задачей, требующей активного участия педагога и использования определенных методических практик.