Повышение квалификации учителей по использованию искусственного интеллекта: содержательные акценты

Введение. Новые технологии меняют социум, экономику, образование. В последние десятилетия искусственный интеллект (далее — ИИ) стал одним из наиболее активно развивающихся направлений в области технологий. Применение ИИ охватывает различные сферы жизни человека — от медицины и финансов до производства и маркетинга. Однако одним из наиболее перспективных и интересных направлений использования ИИ является образование. Искусственный интеллект предлагает широкие возможности для оптимизации процесса обучения и повышения его качества. Он способен анализировать данные, выявлять индивидуальные потребности обучающихся, предлагать персонализированные образовательные программы и методики обучения. С другой стороны, образовательные учреждения должны готовить выпускников к успешной социализации в цифровом обществе. Среди стратегических направлений в области цифровой трансформации образования технологиям искусственного интеллекта отводится базовая функция в создании образовательных плат- форм, цифровых помощников, управленческих систем1. Образовательная система должна аккумулировать передовые научные знания, гибко реагировать на вызовы времени и быть открытой к внедрению прогрессивных технологий. Искусственный интеллект становится как предметом, так и инструментом обучения, обосновывает трансформацию программ, методик обучения и контроля, а также потребность повышения квалификации педагогов по данной проблеме. Важность изучения искусственного интеллекта в системе повышения квалификации учителей обоснованы вызовами современности и запросами общества, среди которых ключевые места занимают:

— технологическая эволюция в образовании;

— персонализация обучения;

— необходимость анализа больших данных и принятие решений;

— потребность в упрощении рутинных процессов;

— подготовка учащихся к будущей профессии.

Целью статьи является обоснование перспективности освоения учителями дополнительной профессиональной программы повышения квалификации по использованию инструментария искусственного интеллекта.

Обзор литературы. Популярность и перспективность технологий искусственного интеллекта побудила ученых и практиков исследовать этот феномен в различных аспектах. В сфере образования акцент делался на информатику, разделом которой является ИИ. Его структура определялась пятью базовыми составляющими: экспертные системы; модели знаний; нейросистемы; интеллектуальные роботы; компьютерная лингвистика [1].

Экспертные системы считаются исторически первой технологией искусственного интеллекта. Еще в XIII веке была создана первая экспертная система испанским ученым Раймундом

Луллием. Впервые вместо баз данных использовались базы знаний. Исследователи посвящали свои труды вопросам моделирования и применения экспертных систем [2; 3], диалогичности и самообучаемости систем [4; 5], интеграции искусственного интеллекта в образование [6; 7]. При этом изучались возможности и риски использования ИИ как инструмента современного учителя [8; 9]. Элементы ИИ рассматривались исследователями, в первую очередь, как раздел информатики с дидактической точки зрения. Разработаны методические рекомендации для педагогов и школьников, обучающий контент для будущих учителей информатики [10]. Выделены и обоснованы цифровые компетенции в сфере ИИ [11].

Анализ исследований в области обучения ИИ в системе дополнительного профессионального образования [12; 13], содержания курсов повышения квалификации педагогических работников в области ИИ, проводимых Российскими образовательными организациями (МПГУ, МФТИ, цифровой Университет 2035, Университет Иннополис и др.), содержания учебных материалов по ИИ, представленных ведущими технологическими компаниями (Яндекс, Сбер, VK и др.), в том числе материалов, представленных в рамках Всероссийского образовательного проекта в сфере информационных технологий «Урок Цифры», позволил выявить следующие проблемы:

— недостаточно актуальное содержание дополнительных профессиональных программ и учебно-методических пособий для повышения квалификации учителей в области ИИ,

— методы и средства обучения ориентированы преимущественно на повышение квалификации педагогов по использованию экспертных систем вместо подготовки к применению широкого спектра ИИ-инструментов.

Анализ литературы и педагогической практики позволил выделить ряд противоречий:

— между ростом востребованности искусственного интеллекта в различных сферах экономики и недостаточностью представления этого направления в образовательном процессе учреждений образования;

— между потребностью общества в конкурентоспособных педагогах, владеющего технологиями ИИ, и недостаточной подготовкой в этой сфере будущих учителей;

— между образовательными запросами учащихся и учителей по освоению ИИ и повышением квалификации в этой сфере только учителей информатики.

Значимость и перспективность искусственного интеллекта в системе дополнительного профессионального образования актуализировали данное исследование.

Методология (материалы и методы). Методологическую основу исследования составили теория и методики информатизации образования; системный, структурно-функциоальный, деятельностный, компетентностный и личностно ориентированный подходы к построению процесса повышения квалификации педагогов.

В ходе исследования были использованы следующие методы. Теоретические: анализ философской, психологической, педагогической, методической и специальной литературы, нормативно-законодательных документов Российской Федерации об образовании, концептуальных диссертационных исследований. Эмпирические: наблюдение, анкетирование, беседа. Статистические: методы измерения и математической обработки данных, полученных в ходе исследования.

Результаты и их описание. В институте развития образования создана творческая группа для разработки и пилотной реализации дополнительной профессиональной программ (далее — ДПП) для всех категорий педагогических работников. Для ее создания был уточнен понятийный аппарат проблемы, изучены перспективные для учителей ИИ-технологии, проведен опрос педагогов и старшеклассников по использованию ими ИИ, проанализированы ДПП повышения квалификации Федерального реестра, включающие в себя модули по применению ИИ.

Понятие «искусственный интеллект» использовалось, в основном, в сфере информатики, компьютерных дисциплин. Этим термином назывались:

• —    область компьютерной науки, занимающаяся моделированием интеллектуальных и сенсорных способностей человека;

• —    раздел информатики, в котором разрабатываются средства и методы моделирования и воспроизведения с помощью информационно-коммуникативных технологий отдельных интеллектуальных действий;

— совокупности возможностей программноаппаратных средств воспроизводить интеллектуальные действия, заменять разумную деятельность человека» [14].

Сегодня искусственный интеллект интегрирует знания из биологии, информатики, математики, лингвистики и других областей, приобретая метапредметное значение. В данном исследовании мы будем понимать под искусственным интеллектом способность информационно-технологических систем выполнять интеллектуальные и творческие действия. В это включают целый ряд научных направлений: машинное обучение, нейронные сети, обработка естественного языка, когнитивные вычисления, компьютерное зрение.

ИИ в образовании представляют собой современные технологии, которые на основе сбора и анализа больших объемов информации, программного моделирования выполняют ряд дидактических функций:

• —    разрабатывают и реализуют методики обучения конкретным дисциплинам по индивидуальной траектории;

• —    имитируют мыслительную деятельность человека для решения учебных задач;

• —    осуществляют автоматизированный контроль усвоения обучающимися знаний;

• —    обеспечивают обратную связь [15].

ИИ можно рассматривать как инструмент расширения когнитивных возможностей человека.

В России искусственный интеллект в образовании шире использует высшая школа. Чаще всего ИИ применяются для автоматизации проверки выполнения контрольных работ, генерации вариативных заданий, анализа успеваемости.

В общем образовании ИИ изучают в разделах информатики, на факультативах и кружках. Старшеклассники и молодые педагоги являются активными пользователями ИИ-технологий. Опрос, проведенный среди молодых учителей на курсах повышения квалификации (1786 респондентов), показал: 68% знают о нейросетях и умеют ими пользоваться. При этом половина опрошенных используют нейросети для обучения на регулярной основе. 70% из них работают с помощью ИИ с текстами — пишут их и редактируют, 32% — делают иллюстрации, 22% — решают сложные математические зада- чи. Педагоги старше 45 лет высказали нейтральное отношение к ИИ.

Учителям старших классов разных возрастов было предложено привести примеры использования ИИ в обучении школьников. Были выявлены профессиональные дефициты в данном сегменте. Во-первых, многие из учителей отождествляют ИИ с современными информационными и коммуникационными технологиями. Среди инструментов ИИ 92% педагогов называли MOODLE, блог-технологию, вики-технологию и боты. Ответы по использованию ИИ при обучении школьников по индивидуальной траектории сводились к возможности подбора альтернативных заданий или оптимизации проектной деятельности. Во-вторых, лишь 12% привели примеры обеспечения обратной связью на основе голосовых помощников и чат-ботов. В-третьих, 26% ссылались на разрешение старшеклассникам использовать ИИ при выполнении домашних заданий. Таким образом, исследование показало, что опыт практического применения инструментов ИИ в образовательном процессе ограничивается редкими случаями использования конкретных технологий.

Анализ практики дополнительного профессионального образования показывает слабое использование ИИ как инструмента обучения. 90% внимание по этой проблеме сосредоточено на дополнительных профессиональных программах для учителей информатики и труда (технологий).

Разработанная творческой группой ДПП включает в себя:

• —    освоение ряда технологий ИИ;

• —    обучение использованию ИИ в образовательном процессе;

• —    использование преподавателями ИИ как средства обучения;

• —    проектирование слушателями уроков с использованием ИИ.

В программу заложены интерактивные лекции с демонстрацией ИИ-сервисов. Рассматриваются наиболее распространенные метапред-метные технологии:

• —    интеллектуальная система обучения: организация автоматизированного контроля успеваемости обучающихся и предоставление ею обратной связи относительно результатов обу-

• чения и выстраивания индивидуальной траектории обучения;

• —    машинное обучение: извлечение информации, выявление алгоритмов, обработка данных, организация автоматизированного обучения и проведение аналитической работы;

• —    компьютерное зрение: поиск, отслеживание, обработка, идентификация, классификация данных из визуальных объектов, извлечение данных из изображений, анализ полученных данных;

• —    естественный язык: распознавание текста, его оценка и обработка;

• —    анализ данных: извлечение информации, выявление закономерностей в данных, прогнозирование.

Рассматриваются перспективные направления ИИ в образовании:

• 1.    Оптимизация управления: качественная работа с большими данными, повышение эффективности управленческих решений, рационализация управления временем, ресурсами, кадрами.

• 2.    Интеллектуальный персонифицированный контент, способный обновляться по результатам пользования (поведенческие, контекстные, демографические показатели пользователя, предпочитаемый язык, источники материалов). Для учителя полезен при подготовке к урокам для создания демонстрационного аудио и видео материалов под конкретный класс.

• 3.    Персонализированное обучение. Сервисы собирают данные и индивидуальные потребности каждого обучающегося, оценивают его уровень знаний и способностей, на основе которых создают и автоматически корректируют индивидуальный маршрут обучения.

• 4.    Голосовые помощники. Отвечают на вопросы, помогают организовывать обучение без учителя.

• 5.    Виртуальный ассистент. Повышает мотивацию к обучению, стимулирует познавательную активность, оказывает методическую поддержку, помогает распределить время.

• 6.    Обучение в глобальном образовательном пространстве. Обеспечение доступа к знаниям и опыту без территориальных, языковых и других ограничений, техническая и менторская поддержка обучения высококвалифицированными специалистами.

• 7.    Геймификация с помощью ИИ. Обучение в игровой форме, накопление очков, получение знаков отличий, соревнования, выполнение нестандартных заданий, решение нетривиальных проблем.

Инструменты: системы управления обучением eTutorium, Moodle, Getcourse, Mirapolis, АнтиТренинги, Teachbase, WebTutor, 1С:Электронное обучение, СберКласс; ресурсы для цифрового документооборота Астрал.ЭДО, 1С-ЭДО.

Инструменты: Wordsmith, HubSpot, МЭШ и др.

Инструменты: Schoox, WalkMe, WorkRamp, Raptivity, Raven360, Continu, Whatfix, Explain Everything, Axonify, MATHiaU, 01Математики, СберКласс, ЯКласс, Яндекс.Учебник.

Инструменты: Amazon Alexa, Apple Siri, Microsoft Cortana, Alexa Skills, ChatGPT, Bing Chat, Bard, Алиса, Маруся, Кеша.

Инструметы: Classcraft, Class Dojo, Rezzly, GradeCraft, Virtual Locker, Duolingo, Lingualeo, Khan Akademy, школа Quest to learn, Ratatype, Учи.ру.

В ДПП запланированы практикумы по следующим темам:

— персонализация обучения;

— автоматизация рутинных задач;

— создание контента и обучающих приложений;

— мониторинг успеваемости и прогнозирование результатов обучения.

Семинар посвящен развитию гибких навыков обучающихся с помощью ИИ. На занятии в формате круглого стола анализируется отечественный и зарубежный опыт применения ИИ в обучении с точки зрения его адаптации для педагогической практики слушателей. Например, китайские коллеги проектируют модель ИИ для разных предметов, затем привлекают программистов для настройки продукта, а профильных профессоров для его обучения. В результате учитель получает интеллектуального помощника, который на основе анализа и про- гноза обучения каждого ученика выявляет его проблемные зоны, дает ситуативные рекомендации, подбирает дополнительный учебный материал и пр.

Дебаты включают проблемные вопросы, такие как:

— Поможет ли обучающемуся лучше понять литературное произведение, если он сделает черновик сочинения с помощью нейросети, а потом напишет сочинение от руки?

— Есть ли перспективы использования нейросети как оппонента в школьных дебатах?

— Для чего нужно учащимся анализировать ответы нейросети и проверять факты?

— Как использовать нейросеть для развития творческого потенциала школьника?

Во время выполнения творческих проектов учителя делегировали искусственному интеллекту выбор технологий, методов и приемов обучения; поиск идей для нестандартной подачи материала; составление дифференцированных упражнений под уровень учеников; поиск дополнительных материалов. Слушатели на личном опыте постигали возможности ИИ, такие как: предложение сервисом развернутого плана урока; генерирование изображения для наглядной презентации; моделирование реальных ситуаций, к которым можно привязать изучаемый материал; предложения игровых механизмов на заданную тему; возможность создания инклюзивной образовательной среды и др. Особо была отмечена организация микрообучения. Сложная тема разбивалась ИИ на короткие легковоспринимаемые блоки, предлагался увлекательный формат их освоения и запоминающиеся мультимедийные наглядные материалы.

Преподаватели в процессе повышения квалификации формируют у слушателей четкое понимание, что:

— искусственный интеллект их не заменит, а расширит профессиональные возможности, повысят качество обучения, актуализирует и персонифицирует педагогические процессы;

— высокий уровень владения ИИ-инструментами — один из самых востребованных навыков будущего.

По завершению освоения ДПП слушателям было предложено оценить сильные и слабые стороны ИИ. По результатам опроса ранжиро- ваны преимущества для общего образования с точки зрения практиков:

• —    индивидуализация и дифференциация процесса обучения (100%);

• —    отсутствие физических и географических границ в отличии от кабинетной урочной системы (44%);

• —    оптимизация процесса подготовки учителя к урокам (98%);

• —    улучшение организации учебного процесса (88%);

• —    новый уровень управления образовательным процессом (44%);

• —    прогнозирование успеваемости (58%);

• —    оптимизация контроля знаний (96%);

• —    отслеживание уровня вовлеченности учеников через распознавание лиц и обработку визуальных данных (48%);

• —    снижение уровня тревожности учащихся (56%).

К недостаткам использования ИИ учителя отнесли:

• —    неравный доступ учителей к технологиям ИИ на уроках (66%);

• —    неясность в вопросах соблюдения этических требований и правовых норм при взаимоотношениях с ИИ (44%);

• —    замена живого общения имитацией, неспособность ИИ воспринимать весь спектр человеческих эмоций и чувств (88%).

Обсуждение. Проведенное исследование показало, что повышение квалификации учителей по использованию искусственного интеллекта в педагогической работе открывает новые горизонты для организации образовательного процесса, однако также порождает ряд проблем, которые необходимо обсудить.

Ключевым фактором, тормозящим внедрение нововведения, является недостаточный уровень подготовки учителей в области ИИ. Многие педагогические работники не имеют необходимых знаний и навыков, чтобы эффективно использовать ИИ в своем преподавании. Исследования показывают, что даже простые инструменты ИИ могут оставаться неиспользованными из-за отсутствия уверенности у учителей.

Нужны действенные мотиваторы для привлечения педагогических работников старше 45 лет в целевое повышение квалификации по данному направлению. Также необходимо при- влекать управленческих работников к освоению данной ДПП.

Использование ИИ в образовательном процессе поднимает серьезные этические вопросы. Например, сбор и анализ данных об учащихся без согласия их или родителей могут нарушать права на конфиденциальность. Учителя должны быть осведомлены о правовых последствиях и этических нормах, связанных с использованием ИИ. По мнению автора, необходимо разработать четкие этические нормы и политики, касающиеся использования ИИ в образовании, которые бы учитывали интересы всех участников образовательного процесса.

Растущее использование ИИ может привести к зависимости от технологий, что в свою очередь может негативно сказаться на личностном развитии учащихся. Учителям нужно находить баланс между использованием технологий и традиционными методами обучения, чтобы предотвратить деградацию критического мышления у школьников.

Не все образовательные учреждения имеют равный доступ к технологиям и программному обеспечению, основанному на ИИ. Возможно, решить проблему поможет сетевое взаимодействие.

Контент, создаваемый ИИ, не всегда бывает качественным и актуальным. Учителя должны внимательно отслеживать информацию, которую предоставляют ИИ-системы, чтобы избегать распространения неверных сведений и стереотипов. Таким образом, чтобы учителям успешно интегрировать ИИ в педагогическую практику, необходимо учитывать и решать возникающие проблемы. Повышение квалификации педагогов по данному направлению позволит минимизировать риски и использовать ИИ в образовательных целях на благо всех участников процесса.

Заключение. Таким образом, применение искусственного интеллекта в образовании имеет большой потенциал для повышения качества обучения, оптимизации образовательного процесса. Результаты опроса педагогов общеобразовательных учреждений показал, что интеграция инструментов ИИ в образование в настоящее время находится на начальной стадии. В целом у учителей отсутствуют системные представления об организационном, дидактическом и методическом потенциале инструмен- тов ИИ. Многие педагоги владеют фрагментарными знаниями в сфере ИИ. Исключение составляют учителя информатики. Выявлена потребность учителей различных предметов в целевом обучении использования технологиям ИИ. Разработанная практико-ориентированная дополнительная профессиональная программа построена на новейших и доступных ИИ-решениях. Интерактивные лекции, практикумы, семинары, дебаты и самостоятельные работы предоставляют слушателям реально оценить возможности и достоинства ИИ, разработать авторские проекты применения интеллектуальных систем в своей педагогической практике. Для компенсации рисков применения ИИ следует учитывать человеческий фактор, работу учителя переводить на новый технологический уровень. Полученные результаты определяют перспективы дальнейших исследований: разработке методологии обучения на основе ИИ, методик обучения конкретных учебных дисциплин с применением инструментов ИИ.