Применение технологий искусственного интеллекта в образовательной деятельности колледжа

В соответствии с национальными целями и стратегическими задачами развития Российской Федерации изучение искусственного интеллекта является базовой технологией и основой цифровой экономики1. Создаются условия для продвижения изучения данной технологии: в российских вузах утверждено более 85 программ магистратуры и 21 программа бакалавриата по искусственному интеллекту; статистически более 2 тысяч преподавателей и более 15 тысяч учителей повысили свою квалификацию, почти 60 тысяч обучающихся школ обучились и получили навыки взаимодействия с искусственным интеллектом2. Федеральный проект «Искусственный интеллект» национального проекта «Цифровая экономика» позволит пройти обучение более чем 100 тысячам обуча-ющихся3. Интенсивно создаются исследовательские центры в научных и образовательных организациях, получают поддержку от государства стартапы в области искусственного интеллекта, где ведущие специалисты проводят познавательные занятия: лекции, семинары и другие мероприятия по этому вопросу. Россия намерена к 2030 г. обеспечить себе технологический суверенитет и глобальное лидерство в области искусственного интеллекта [1].

ЮНЕСКО с целью развития условий применения искусственного интеллекта в образовании раскрыло потенциал, обозначило этические аспекты и вызовы, связанные с его применением, совместно с сообществами:

– поддерживает определение и развитие навыков применения искусственного интеллекта;

– выпускает отчет о картировании учебных программ;

– объединяет усилия для повышения грамотности в отношении данных и алгоритмов;

– поддерживает портал для обучения учащихся навыкам;

– привлекает международных партнеров к обеспечению того, чтобы искусственный интеллект «стал общим благом для образования»;

– устанавливает связи между разрозненными источниками, объединяя их целями и задачами оптимизации содержания и времени в обра-зовании4.

Таким образом, исходя из прогнозируемых изменений, связанных с технологиями искусственного интеллекта и превалированием этих технологий практически во сферах нашей жизни, работникам образовательной организации необходимо, во-первых, оценить все плюсы и минусы применения такой технологии; во-вторых, увидеть ее будущность и адаптировать методики традиционного обучения с учетом индивидуализации, персонализации студента, управления своим собственным приобретенным учебным опытом, запросов работодателей и социальных партнеров [2]. Применение технологий искусственного интеллекта многоаспектно и противоречиво: введение передовых инноваций, требующих высокой нагрузки участников образовательных отношений, и недостаточная готовность педагогических и административных работников; соответствие времени, темпу инноваций и меняющиеся требования к образовательной инфраструктуре. Вместе с тем понимание правильного, эффективного использования технологий искусственного интеллекта в образовании позволяет оптимизировать процесс обучения: сократить время подготовки к занятиям, разрабатывать и применять лучшие практики организации образовательной деятельности с учетом современных требований социального заказа со стороны студента и работодателя; облегчить персонализированное обучение и повышать требования к преподавателям. Одной из важных задач становится непрерывное педагогическое образование в области применения технологий искусственного интеллекта [3].

Материалы и методы исследования

Изучение теории и практики внедрения искусственного интеллекта ориентировано на исследования современных зарубежных ученых [Элли К. Миллер (Allie K. Miller), Эндрю Нг (Andrew Ng), Бернард Марр (Bernard Marr), Ян Андре Лекун (Yann André LeCun), Рана Эль Калиуби (Rana el Kaliouby), Демис Хас-сабис (Demis Hassabis)], российских ученых (А. А. Пасковой, Л. С. Носовой, Е. А. Леоновой, Е. А. Селезневой, Т. А. Радченко, Н. В. Ломов-цевой, Ю. А. Соловьевой), лучших региональных практик [4].

Достижение поставленных задач внедрения искусственного интеллекта в образовании требует классификации систем, применяемой и основанной на различных целях, задачах, методах, критериях, факторах, технологических решениях. Это дает основание для изучения возможностей применения данного направления компьютерных наук, таких как:

• 1)    автоматическая оценка — использование для автоматической оценки знаний и навыков

обучающихся, онлайн-тестирования, проверки домашних заданий или анализа уровня образования обучающихся, предоставление обратной связи;

• 2)    адаптивное обучение — настройки изучаемого материала в соответствии с индивидуальными потребностями обучающихся, индивидуальными учебными планами, содержанием образовательных программ, заданиями, рекомендациями по дальнейшему обучению;

• 3)    виртуальные ассистенты — предоставление помощи и поддержки обучающимся в режиме реального времени, организация обратной связи, ответы на вопросы, объяснение концепции, предоставление дополнительных материалов, проведение интерактивных учебных занятий;

• 4)    образовательные материалы — создание и адаптация образовательных материалов, автоматически генерирующих учебники, учебные видео, интерактивные задания на основе разработанных критериев и показателей;

• 5)    аналитика и диагностика — анализ данных и статистики образовательной деятельности, способствующий оптимизации процессов обучения и улучшению качества принятия информированного решения педагогическими и административными работниками.

Представленная классификация позволяет понять и организовать эти возможности в образовательной деятельности с учетом современных потребностей участников образовательных отношений и целей образования [5].

Данная классификация демонстрирует выполнение искусственным интеллектом следующих пяти функций:

• –    объективной оценки и автоматизации инструментов оценивания в процессе образовательной деятельности;

• –    автоматизации рутинных задач (системы оценивания, чат-боты для ответов на вопросы и др.);

• –    повышения доступности образования, выстраивания индивидуальных маршрутов обучения, использования адаптивного обучения, помощи и поддержки (например, программы-репетиторы);

• –    повышения мотивации к получению образования;

  – поддержки эмоционального и психологического здоровья участников образовательной деятельности¹.

Таким образом, на начальном этапе процесса использования искусственного интеллекта в образовательной деятельности необходимо повышение квалификации административных и педагогических работников (как формальное, так и информальное) в системе непрерывного педагогического образования.

Результаты исследования и их обсуждение

Повышение квалификации через образовательные программы, использующие в своем содержании методы сравнительного и системного анализа, проектный подход являются средством обучения искусственному интеллекту (виртуальная и дополненная реальность, электронное обучение, онлайн-платформы образования, персонализации e-learning и др.) и становятся актуальными в развитии образования в целом [6].

С целью адаптации и эффективной деятельности в условиях Магнитогорского педагогического колледжа была реализована дополнительная образовательная программа повышения квалификации педагогических и административных работников: «Применение нейросетей в учебной и научно-методической деятельности». Основываясь на современных педагогических исследованиях, мы определили цель программы: совершенствование профессиональных компетенций слушателей в области применения нейросетей, использования возможностей искусственного интеллекта в учебной и научнометодической работе [7]. Программа направлена на формирование таких профессиональных компетенций, как повышение уровня коммуникации и кооперации педагогов и обучающихся в цифровой среде; способность на примере своей предметной области и вне ее донести до обучающихся достижения и возможности, связанные с использованием искусственного интеллекта; применение анализа больших данных, в том числе с использованием информационных систем и цифровых приложений; на саморазвитие в условиях существования наставничества «педагог — обучающийся» в цифровой среде; разработку и модернизацию своих методических и дидактических материалов, а также использование их при проведении занятий; организацию самостоятельной работы и контроль результатов обучения студентов; мотивацию к обучению и трудоустройству за счет геймификации и иных приемов и способов обучения; развитие креативного мышления и мобильности; системность представления педагогических и административных работников к изучению существующей практики и реальных возможностей технологий искусственного интеллекта.

Программа состоит из нескольких модулей: «История нейронных сетей. ИИ в образовании»; «Использование нейронной сети ChatGPT, YandexGPT 2, Dall-E 2, GigaChat, Midjourney»; «Комбинирование нейронных сетей для использования в научной и учебной практике». Формой итоговой аттестации стала проектная работа по темам на выбор: «Проекты нейросетей в криптографических приложениях»; «Автоматическая система генерации музыки»; «Онлайн-генератор названий»; «Обнаружение текста на изображениях»; «Искусственный интеллект при написании научной статьи».

Результативность сформированности у административных и педагогических работников профессиональных компетенций, направленных на внедрение и использование искусственного интеллекта, представлена на рисунках 1–4.

Проведены входная и итоговая диагностики уровня сформированности личностных компетенций административно-управленческих работников, которые продемонстрировали качественную положительную динамику. Улучшились следующие показатели:

• –    знание истории создания нейронных сетей и их развития — на 80,8 %;

• –    знание возможностей программ ИИ — на 56,7 %;

• –    владение стратегией выбора нейронных сетей — на 50 %;

• –    знание возможностей генерации видео нейронными сетями — на 50 %;

• –    умение делать запросы, которые можно задать нейронным сетям — на 53,8 % (рис. 1).

Сформированность профессиональных компетенций административно-управленческих работников представлена на рисунке 2. Отмечается положительная динамика сформированно-сти таких компетенций, как:

• –    разработка подходов к использованию нейронных сетей в учебной и научной работе (38,5 %);

• –    подключение к сайтам, позволяющим взаимодействовать с нейронными сетями (53,5 %);

• –    поддержка диалога для уточнения результатов работы с нейронными сетями (46,2 %);

• –    выбор дополнительных инструментов (57,7 %) (рис. 2).

Проведены входная и итоговая диагностики уровня сформированности личностных компетенций педагогических работников, которые также продемонстрировали качественную положительную динамику. Улучшились следующие показатели:

• –    знание истории создания нейронных сетей и их развития — на 34,1 %;

• –    знание возможностей программ ИИ — на 30,5 %;

• –    владение стратегией выбора нейронных сетей — на 23,6 %;

• –    знание возможностей генерации видео нейронными сетями — на 29,8 %;

  – умение делать запросы, которые можно задать нейронным сетям, — на 26,7 % (рис. 3).

и их развития YandexGPT 2,                    нейронными нейронным сетям

Midjourney                        сетями

• ■    На входе ■ На выходе

Рис. 1. Сформированность личностных компетенций административно-управленческих работников

Рис. 2. Сформированность профессиональных компетенций административно-управленческих работников

Результативность сформированности профессиональных компетенций педагогических работников представлена на рисунке 4. Сформирован-ность компетенций возросла следующим образом:

– разработка подходов к использованию нейронных сетей в учебной и научной работе — на 36,6 %;

– подключение к сайтам, позволяющим взаимодействовать с нейронными сетями — на 36,6 %;

– поддержка диалога для уточнения результатов работы с нейронными сетями — на 31,1 %;

– выбор дополнительных инструментов — на 31,1 %.

и их развития 2, YandexGPT 2,                   нейронными нейронным сетям

Midjoumey                       сетями

• ■    На входе ■ На выходе

  Рис. 3. Сформированность личностных компетенций педагогических работников

  

  ■ На входе ■ На выходе

  
  

Рис. 4. Сформированность профессиональных компетенций педагогических работников

Программа повышения квалификации знакомит с базовыми понятиями и областью применения систем искусственного интеллекта в образовании, повышает уровень знаний об интеллектуальных нейронных системах, особенностях интеллекта (плюсы и минусы), представляет алгоритмы решения заданий по анализу данных и машинному обучению, учит пользоваться цифровыми технологиями при решении образовательных задач.

Заключение

Таким образом, на основе изучения федеральных и региональных документов, в том числе Стратегии развития информационного общества в Российской Федерации на 2017– 2030 годы, паспорта национального проекта «Цифровая экономика Российской Федерации», приходим к выводу, что для возможности внедрения в образовательную практику федеральной информационно-сервисной платформы реализации целевой модели цифровой образовательной среды, а также искусственного интеллекта необходимо совершенствование материально-технической базы образовательных организаций и информационно-технологической инфраструктуры, непрерывное повышение квалификации кадров. Педагоги должны быть готовы к непрерывному педагогическому образованию, чтобы уметь создавать цифровую образовательную среду и работать в ней в соответствии с современными требованиями, направленными на формирование в России общества знаний, предназначенного для повышения уровня информированности и цифровой грамотности, развития доступности и качества государственных услуг для граждан России. На основе изучения теоретических и практических исследований об использовании в образовании искусственного интеллекта был сделан вывод о том, что востребованными станут специалисты, имеющие опыт работы в цифровом образовательном пространстве профессионального образования, а значит, педагоги с традиционными взглядами и методиками преподавания, умеющие интегрировать их в информационно образовательную среду [8]. Эффективное использование искусственного интеллекта (дан ных и аналитики, машинного и электронного обучения и др.) позволит педагогическим и административным работникам:

• -    оптимизировать образовательную деятельность за счет применения технологий искусственного интеллекта в виртуальной образовательной среде;

• -    применять технологии искусственного интеллекта, повышая значимость роли педагога;

• -    расширять возможности педагога при условии непрерывного педагогического образования.

Повышая эффективность деятельности посредством искусственного интеллекта, педагогические и административные работники создают тем самым организационно-педагогические условия для обучающихся в цифровой образовательной среде среднего профессионального образования, способствуют качественному образованию и трудоустройству в соответствии с современными требованиями работодателей.