Принципы эффективной интеграции интеллектуальных систем в образовательный процесс

(12)_74

59_2023_4(12)_74 (In Russ.).

В эпоху быстрого технологического прогресса интеллектуальные системы становятся движущей силой инноваций в различных сферах общества. Образование, являющееся фундаментом социального развития, также подвержено трансформациям. Интеллектуальные системы имеют потенциал к тому, чтобы революционизировать способы преподавания и обучения благодаря своей способности обрабатывать данные, делать прогнозы и адаптироваться к индивидуальным потребностям учащихся.

Как отмечают исследователи [1; 2 и др.], интеллектуальные системы включают в себя широкий спектр технологий и подходов, предназначенных для имитации человеческого интеллекта и выполнения задач, которые обычно требуют человеческого участия. Их ключевыми компонентами являются: искусственный интеллект, машинное обучение, глубокое обучение (deep learning), обработка естественного языка (Natural Language Processing), компьютерное зрение, экспертные системы, распознавание речи.

Внедрение интеллектуальных систем можно отнести к следующему этапу информатизации образования, в частности, реализации дистанционного обучения. На сегодняшний день дистанционное обучение является одной из популярных и востребованных форм обучения, а интеллектуальные системы играют ключевую роль в его эффективной реализации. Благодаря применению алгоритмов машинного обучения и анализа данных искусственный интеллект предоставляет образовательные материалы, адаптированные к индивидуальным потребностям студентов. Кроме того, он может использоваться для автоматизации процессов адаптивного тестирования, предоставления обратной связи и управления образовательными платформами.

Российская Федерация наряду с другими мировыми державами работает над интеграцией высоких технологий в свою систему образования. Государственные инициативы последних лет направлены на повышение цифровой грамотности, разработку платформ электронного обучения, расширение образовательных онлайн ресурсов. В период пандемии COVID-19 российские школы и университеты успешно адаптировались к повсеместному использованию дистанционного обучения. Различные платформы («СберУни-веситет», «Яндекс Лицей» и др.) были внедрены для облегчения онлайн-обу-чения, связывая учащихся с преподавателями, менторами и образовательными ресурсами в виртуальной среде.

Московский физико-технический институт, один из ведущих российских университетов, известных своими успехами в сфере точных наук и технологий, внедрил ряд инновационных практик, в том числе модель перевёрнутого класса, где учащиеся получают доступ к учебным материалам онлайн, прежде чем прийти в аудиторию для обсуждения и решения проблем. Такой подход способствует активному обучению и вовлечению учащихся. В университете ведёт работу кафедра интеллектуальных систем, в сфере научных интересов которой находятся: распознавание образов и прогнозирование; поиск закономерностей в данных; прикладные системы распознавания; имитационное моделирование и др.

Программный код ADAM (Adaptive Deep Autonomous Machine), разработанный в лаборатории когнитивных архитектур МФТИ представляет собой инновационный подход к области искусственного интеллекта и автономных систем [3]. Передовые исследования в области интеллектуальных систем и глубокого обучения имеют большой потен- циал для различных приложений, в том числе в сфере образования. Адаптивный и автономный характер кода предполагает, что он может учиться и принимать самостоятельные решения, что является важнейшим аспектом роли искусственного интеллекта в поддержке персонализированного обучения.

Национальный исследовательский университет ИТМО наряду с другими ведущими вузами России разработал и внедрил платформы онлайн-обучения, облегчающие дистанционное и смешанное обучение. Данные платформы предлагают широкий спектр цифровых ресурсов: от видеолекций до интерактивных упражнений и викторин. В университете созданы умные классы, оснащённые интерактивными досками, мультимедийными ресурсами и инструментами для совместной работы студентов. Виртуальные лаборатории и средства моделирования обогащают студентов практическим опытом, позволяя им проводить эксперименты и исследовать научные концепции в виртуальной среде. Активное сотрудничество с отраслевыми партнёрами и технологическими компаниями даёт им возможность получить опыт посредством стажировок, участия в отраслевых проектах и доступа к передовым технологиям [4].

Внедрение интеллектуальных систем в образование является растущей тенденцией и в Республике Казахстан. В частности, правительством была инициирована программа «Цифровой Казахстан», которая консолидирует усилия по оцифровке и модернизации сектора образования. Её реализация способствует использованию высоких технологий и интеллектуальных систем в школах для улучшения качества преподавания. Казахстанские школы и университеты всё чаще внедряют технологии умных классов (smart classrooms), оснащённых интерактивными досками, планшетами и другими цифровыми инструментами. Исследования показывают, что при за-

В Казахстане всё чаще используются платформы электронного обучения и онлайн-ресурсы чтобы предложить студентам доступ к широкому спектру образовательных материалов. Данные платформы имеют педагогическую значимость как для дистанционного, так и для смешанного обучения. Они предоставляют доступ к виртуальным лабораториям и симуляциям, позволяя студентам проводить эксперименты и изучать научные концепции по таким предметам, как физика и химия.

В настоящее время практически все образовательные учреждения взаимодействуют с родителями и учащимися с помощью специализированного программного обеспечения, содержащего основную информацию для обучения и успеваемость учащихся. Например, в школах появились электронные дневники, а в университетах электронные журналы, фиксирующие посещаемость и процент выполненных заданий [6].

Внедрены адаптивные системы, которые используют искусственный интеллект для обеспечения индивидуализации обучения. Например, платформа «Bilimland.kz» предоставляет персонализированный контент и обратную связь, адаптируясь к потребностям обучения конкретных учащихся. Приложение «Kelbilim» для изучения языка на базе искусственного интеллекта поддерживает развитие лингвистических навыков, обеспечивая обучаемого интерактивными упражнениями и обратной связью по произношению слов.

Многие образовательные учреждения Казахстана используют платформы LMS («Moodlе», «Google Classroom» и др.) для оптимизации доступа учащихся к содержанию учебного курса, вы- полнения заданий и общения между преподавателями и учениками.

Онлайн-платформы подготовки учителей предлагают курсы и ресурсы для преподавателей, позволяющие им развивать навыки цифровой грамотности и эффективно интегрировать технологии и искусственный интеллект в свою педагогическую практику.

Амбициозные усилия Казахстана по внедрению интеллектуальных систем в образовании отражают стремление страны улучшить качество образования, способствовать инновациям и подготовить учащихся к жизни в новой цифровой реальности. Правительственные инициативы направлены на ускорение разработки и применения интеллектуальных систем в образовании. Благодаря растущему сектору образовательных технологий и сильной государственной поддержке, система образования Казахстана продолжает адаптироваться к современной реальности и внедрять инновации.

Внедрение интеллектуальных систем в образование является глобальным явлением: различные страны изучают инновационные способы повышения качества обучения. Платформы адаптивного обучения широко используются в школах и университетах США. Адаптивные системы применяют алгоритмы, оценивающие сильные и слабые стороны учащихся, предоставляя рекомендации для улучшения понимания материала [7]. Такие платформы, как «Knewton», «DreamBox» и «ALEKS» от McGraw-Hill, применяются для адаптации учебной программы к отдельным учащимся, помогая им прогрессировать в своём собственном темпе.

Чат-боты и виртуальные помощники, оснащённые искусственным интеллектом, становятся неотъемлемой частью академической поддержки студентов. Они могут отвечать на вопросы, помогать с выполнением домашних заданий. Университет штата Джорджия использует чат-боты, чтобы в режиме реального времени отвечать на вопросы студентов, решать образовательные задачи и предоставлять информацию о курсах и услугах кампуса.

Массовые открытые онлайн-курсы Coursera, edX, Udacity и др. предлагают широкий спектр программ от университетов и учреждений по всему миру. Данные платформы задействуют интеллектуальные системы для упрощения автоматического оценивания, персонализации обучения и предоставления интерактивного онлайн-контента.

Некоторые школы и университеты США включают виртуальную и дополненную реальности в свои учебные программы. Они используются для виртуальных экскурсий, лабораторных моделирований и исторических реконструкций. Например, Университет Мэриленда и Калифорнийский университет в Ирвине, внедрили технологии виртуальной и дополненной реальности в образовательных целях [8].

Благодаря богатой экосистеме компаний, занимающихся образовательными технологиями, исследовательским институтам и государственной поддержке, система образования США успешно внедряет инновации и адаптируется к цифровой эпохе.

Китай также добился значительных успехов в реализации возможностей интеллектуальных систем в образовательных целях, продемонстрировав твёрдую приверженность использованию технологий для улучшения качества обучения [9; 10; 11 и др.]. В стране наблюдается рост числа репетиторских платформ, основанных на интеллектуальных системах, в частности, Squirrel AI, Yixue Education и Zuoyebang. Они используют интеллектуальные системы, чтобы персонализировать помощь в выполнении домашних заданий, приспосабливать способы обучения под каждого ученика и выполнять репетиторский функционал по конкретным предметам.

Китайские образовательные учреждения используют инструменты анали- за данных для исследования успеваемости учащихся и адаптации мер помощи отстающим ученикам. Системы раннего предупреждения выявляют учащихся, испытывающих академические проблемы, и обеспечивают им своевременную поддержку. Например, Университет Цинхуа, использовал данные решения для повышения качества обучения и мониторинга успеваемости своих студентов.

Проанализировав текущие особенности и тенденции внедрения интеллектуальных систем в образовании, сформулируем основные принципы их эффективной интеграции.

Во-первых, ориентированность на персонализированное обучение. Для каждого студента имеется возможность создать индивидуальную траекторию и индивидуальный график обучения. При этом образовательным учреждениям в таких условиях предстоит трансформировать весь традиционный образовательный процесс; предоставлять больше свободы и мобильности обучающимся. Вместе с тем необходимо сохранить баланс между возрастающей потребностью в этой свободе и требованиями стандартов, выполнение которых обязательно для подтверждения определённой квалификации. Сегодня базисом при определении траектории обучения в вузе, по-прежнему, является государственный общеобразовательный стандарт, с некоторым объёмом персонализации обучения в рамках элективных дисциплин.

Во-вторых, педагогическая оправданность. Распространение интеллектуальных систем в образовании частично приводит к снижению роли преподавателя в процессе обучения. Его заменяет интеллектуальная система. На наш взгляд, полностью заменять преподавателя не следует, но, безусловно, должна измениться его роль. Постепенно концепция, когда преподаватель является главным и единственным источ ником знаний нивелируется до уровня 78

совместного со студентами поиска новых знаний. В ситуации, когда любую информацию можно получить с помощью искусственного интеллекта в считанные секунды, роль преподавателя как единственного источника знаний сокращается почти до нуля, но его роль как «путеводителя» и учителя, который задаёт направление исследований, поиска и поднимает проблему, которую требуется решить, не уменьшается и не исчезает. Также преподаватель должен создать условия для коллективного обсуждения и мышления на поиск решения проблем и разных ситуаций. Поэтому с внедрением интеллектуальных систем в образование, роль преподавателя серьёзно трансформируется [12].

В-третьих, прозрачность и объяс-нимость. Для продуктивного педагогического процесса необходимо быть уверенным в том, что учащиеся, преподаватели и администраторы понимают, как данные собираются, анализируются и используются для персонализации обучения.

В-четвертых, этика использования. Этичный искусственный интеллект гарантирует, что системы разрабатываются, внедряются и используются, соблюдая права и конфиденциальность всех людей, участвующих в образовательном процессе [13].

В-пятых, профессиональное развитие преподавателей. Обеспечение их постоянного обучения и поддержки для эффективного использования интеллектуальных систем будет способствовать развитию их цифровых компетенций. Переняв практики ведущих стран, важно активизировать имплементацию интеллектуальных систем в образование, гарантируя учащимся доступ к высококачественному, основанному на технологиях учебному опыту, который готовит их к карьере в глобализированном, подверженном быстрым изменениям мире.

Внедрение интеллектуальных систем в образование – это непрерыв- ный процесс. Поддержка долгосрочных проектов и инициатив в данной сфере должна развиваться с учётом технологических достижений и постоянно меняющихся образовательных потребностей. Применение интеллектуальных систем открывает новую эру трансформаций в области образования, в виду того, что появляется возможность обрабатывать боль- шие объёмы данных, прогнозировать результаты и адаптироваться к индивидуальным потребностям учащихся. Интеллектуальные системы будут играть ключевую роль в формировании образовательных моделей, стимулировании инноваций и обеспечении учащихся навыками и знаниями, необходимыми для достижения успеха в современном мире.