Реализация возможностей искусственного интеллекта в подготовке будущих педагогов

В условиях конвергенции и цифровизации все более актуальной становится тема применения искусственного интеллекта (ИИ) в образовании. Обязательным условием подготовки квалифицированных педагогов является использование современных методов обучения, которые они в дальнейшем будут применять в своей педагогической практике. Вопрос, касающийся применения искусственного интеллекта в педагогической сфере, становится одним из ключевых в современных реалиях образовательной системы. Технологии искусственного интеллекта интегрируются в образовательный процесс и с каждым днем оказывают на него все большее влияние.

Внедрение технологий искусственного интеллекта в образовательную среду открывает перспективы развития гибких навыков обучающихся, делая их конкурентоспособными на рынке труда. Будущий педагог, обладая навыком использования искусственного интеллекта в своей профессиональной деятельности, способен расширить себе пути доступа к знаниям и сформировать новые эффективные образовательные траектории [1].

Использование технологий искусственного интеллекта в образовательном процессе создало возможности для персонализации обучения, способствуя демократизации системы образования. Отвечая на вопрос, почему внедрение ИИ в процесс подготовки будущих педагогов стало так популяризироваться, стоит обратить внимание на свойство искусственного интеллекта адаптироваться под индивидуальные особенности каждого студента.

Материалы и методы исследования

Методологическую основу исследования составили системный, компетентностный и информационно-технологический подходы. Системный подход позволил не только рассма- тривать подготовку педагога как цело стную систему, но и определить место искусственного интеллекта в структуре учебной деятельности. Компетентностный подход акцентирует внимание на развитии интегративных педагогических компетенций. В рамках исследования сделан акцент на развитии таких интегративных педагогических компетенций, как аналитическая (способность интерпретировать данные, полученные от ИИ-систем); проектная (умение проектировать занятия с включением ИИ-сервисов); критико-рефлексивная (способность оценивать достоверность информации, созданной нейросетями, и этические аспекты их применения). Информационно-технологический подход предоставляет возможность исследовать процессы управления обучением с помощью искусственного интеллекта, рассматривая образовательную систему как информационную, где искусственный интеллект выполняет функции обработки данных, адаптивного управления и оптимизации учебных траекторий.

В рамках исследования использовались методы теоретического анализа научно-педагогической литературы, моделирования педагогических ситуаций с применением технологий искусственного интеллекта, наблюдения за деятельностью будущих педагогов. Эмпирической базой исследования выступили учебные планы и дисциплины ЮУрГГПУ, а также практики использования отечественных и международных цифровых платформ.

Результаты исследования и их обсуждение

В настоящее время искусственный интеллект становится одним из ключевых компонентов процесса обучения, происходит реорганизация образовательного процесса, меняются подходы и методы обучения. Машинное обучение позволяет отслеживать прогресс каждого обучающегося, выявлять его сильные и слабые стороны, опираясь на результаты диагностики, подбирать наиболее подходящие учебные материалы для развития их слабых сторон. Данный подход к обучению мотивирует будущих педагогов, снижая риски возникновения чувства разочарования, что возможно при традиционных методах обучения, теряющих актуальность в условиях цифровизации.

Говоря о повседневных задачах педагога (проверка тестов и домашних работ, контроль за посещаемостью посредством журнала, подготовка аналитической сводки по результатам учебной деятельности), следует понимать, что искусственный интеллект упрощает и автоматизирует перечисленные рутинные задачи и упрощает ведение учебной деятельности в целом. Не стоит забывать о бюрократической нагрузке преподавателей. Технологии ИИ способны облегчить данный вид деятельности педагога и тем самым освободить время для реализации научных и творческих идей, а также более внимательного общения с учениками [2]. Таким образом, использование искусственного интеллекта освобождает время для префигуративно-го взаимодействия между педагогом и обучающимся, а учебный процесс становится более гибким с возможностью выстроить индивидуальные траектории развития.

В условиях цифровизации образовательного пространства актуально использование интеллектуальных технологий, поскольку они помогают создавать виртуальные классы, опираясь на уровень владения тем или иным предметом. Современные когнитивные системы включают в себя обучающие платформы, боты для общения и поддержки учеников, алгоритмы автоматического составления рекомендаций по программам обучения.

В то же время использование ИИ вызывает ряд вопросов, связанных с безопасностью данных и сохранением роли педагога в образовательном процессе. Следует соблюдать баланс между автоматизацией процесса обучения и человеческим фактором, поскольку роль педагога как наставника остается ключевой в образовании.

Зародившееся в период развития информационных технологий понятие «искусственный интеллект» понимается как раздел информатики, занимающийся разработкой методов, которые позволяют моделировать определенные аспекты творческой деятельности человека. В настоящее время данная область компьютерных наук занимается созданием алгоритмов и инструментов для автоматизации мыслительных процессов, ранее выполнявшихся только человеком [3]. Этот вид интеллектуальных ког- нитивных систем представляет собой одно из наиболее динамично развивающихся и перспективных направлений в данной области. Искусственный интеллект может обеспечивать высокий уровень интеллектуальной поддержки будущих педагогов с учетом особенностей системы образования. Такого рода технологии хранят обширную базу информации, при использовании которой происходит поиск ответов на конкретно заданные вопросы, при этом делаются выводы и предлагается несколько вариантов ответов на поставленный запрос. Таким образом, алгоритмы искусственного интеллекта могут быть успешно применены в образовании, в частности, в подготовке будущих педагогов.

Реализация возможностей применения ИИ в образовании на сегодняшний день является одной из самых актуальных тем, касающихся развития педагогической сферы [4]. Технологии искусственного интеллекта переходят из разряда футуристических в обыденные инструменты в работе как педагога, так и обучающегося.

Рассмотрим, каким образом ИИ находит свое отражение в педагогике и какие перспективные направления ожидаются в контексте развития данных технологий в образовании.

В первую очередь применение искусственного интеллекта способствует персонализации обучения. Возможно, это одно из самых главных преимуществ ИИ в образовании. Традиционный образовательный процесс вынужден ориентироваться на «среднего» обучающегося, а технологии искусственного интеллекта предоставляют возможность подстроиться под каждого. Адаптивные образовательные платформы, такие как Knewton, DreamBox или Яндекс Учебник, анализируют действия ученика в реальном времени. Если обучающийся быстро справляется с заданиями, то система усложняет задачу, если допускает ошибки, то образовательная платформа предлагает теоретическую подсказку или упрощает уровень задания, тем самым происходит отработка навыка. Все эти инструменты способствуют выстраиванию индивидуальных образовательных траекторий по той или иной дисциплине. Искусственный интеллект, опираясь на результаты тестирования текущих знаний студента, скорость усвоения материала и даже предпочтительный способ восприятия (текст, видео, игра), способен составить для него персональный план обучения [5].

Использование ИИ решает вопрос освобождения времени педагога для живого общения со студентами, что становится возможным благодаря автоматизации рутинной работы преподавателя. Например, проверка тестов и математических задач студентов значительно упрощается при использовании технологий искусственного интеллекта. Актуальные модели, такие как GPT, уже способны проверять эссе и сочинения на структуру, аргументацию и стиль изложения материала, не говоря уже про заимствования в тексте. Примером таких платформ являются Turnitin и EssayGrader. Также преподаватель имеет возможность выставить запрос искусственному интеллекту сгенерировать подборку заданий по конкретной теме в рамках указанной дисциплины, запросив при этом разный уровень их сложности, или составить примеры контрольных работ в нескольких вариантах, или придумать интересный пример из жизни для иллюстрации правила. В то же время технологии ИИ осуществляют помощь в планировании урока, они способны составить тематический план занятия или предложить сценарий урока с активными методиками обучения.

Следующей особенностью применения искусственного интеллекта в образовании можно назвать создание круглосуточно доступных цифровых помощников. Обучающийся в любое время суток имеет возможность задать вопрос относительно домашнего задания [6]. Современные боты, такие как ChatGPT или другие специализированные учебные боты, стараются объяснить ход решения задания студенту, задавая при этом уточняющие вопросы, а не просто выдают ответ: можно сказать, что они выполняют роль онлайн-репетитора. Подобные онлайн-стимуляторы и виртуальную реальность также можно отнести к категории цифровых помощников — в медицине, физике или химии особенно часто можно увидеть такое применение искусственного интеллекта. Студент имеет возможность проводить опыты без риска, финансовых и временных затрат, поскольку виртуальными пациентами или лабораториями управляет искусственный интеллект.

Технологии искусственного интеллекта открывают большие возможно сти для детей с ОВЗ: таким образом осуществляется поддержка их особых образовательных потребностей. При помощи ассертивных технологий происходит распознавание речи педагога и конвертация ее в текст для обучающихся с нарушением слуха, а системы компьютерного зрения описывают изображение для слепых. ИИ-приложения также используются для коррекции нарушений (например, в работе с логопедами) или тренировки социальных навыков у детей с расстройствами аутистического спектра.

Искусственный интеллект может помочь сбору и анализу данных для улучшения качества образования. Система может заметить, что студент много времени тратит на выполнение заданий по одной теме, и сигнализирует преподавателю о необходимости оказания помощи в ее усвоении [7]. На основе текущих данных по успеваемости студента искусственный интеллект может дать прогноз результатов экзаменов, чтобы обучающийся вовремя обратил внимание на свои слабые стороны и улучшил знания по предмету.

Искусственный интеллект делает процесс обучения похожим на игру. Происходит геймификация обучения, что способствует увеличению уровня интереса и вовлеченности студента в образовательный процесс. В обучающих играх, чтобы поддержать интерес ученика, искусственный интеллект может менять сценарий. Виртуальная реальность может перенести студента в исторические реконструкции, где тот становится непосредственным участником событий.

Говоря о рисках реализации искусственного интеллекта в педагогике, необходимо учесть определенные нюансы при его использовании. Технологии ИИ учатся на стереотипных данных, поэтому алгоритм может их тиражировать: например, «пилот — мужчина, стюардесса — женщина». В то же время, несмотря на цифровизацию общества и образования в целом, остается проблема неравного доступа к данным технологиям, что может усилить разрыв в образовании студентов из разных регионов [8].

Развитие критического мышления у студента остается одной из главных задач в процессе обучения, искусственный интеллект может замедлить развитие этого когнитивного навыка. Данная мягкая компетенция позволяет анализировать информацию, ставить под сомнение утверждения и принимать взвешенные решения. Если искусственный интеллект будет все время решать задачи за обучающегося, то в конечном итоге это приведет к атрофии навыка самостоятельного поиска решений, поэтому задача педагогики заключается в том, чтобы научить студента пользоваться технологиями искусственного интеллекта как инструментом для помощи в обучении, но не более того.

Главной проблемой искусственного интеллекта все же остается небезопасное хранение личных данных. Системы собирают огромное количество личных данных, поэтому безопасность их хранения должна быть обеспечена на высшем уровне.

Говоря о процессе подготовки будущих педагогов, необходимо понимать, что данная среда является идеальной для апробирования возможностей искусственного интеллекта, потому что использование технологий ИИ в процессе обучения повышает качество подготовки студентов и в то же время знакомит их с важными инструментами, которые они завтра сами будут использовать в своей практике.

Одна из важных проблем, стоящих перед будущими педагогами, — малый или почти отсутствующий практический педагогический опыт. Студентам педагогического вуза дается большое количество теории, и в какой-то момент они оказываются на педагогической практике в классе с реальными учениками. Искусственный интеллект позволяет создать безопасный тренажер для отработки педагогических навыков [9].

Стимуляторы класса, такие как TeachLivE, Mursion, позволяют студенту стать участником виртуальной реальности или работать с аватарами на экране. Этими аватарами управляет искусственный интеллект, имитируя поведение реальных учеников: «отличник», который тянет руку, «хулиган» на задней парте, боящийся отвечать «тихоня». Также искусственный интеллект может смоделировать конфликтные ситуации, с которыми педагог сталкивается в результате образовательного процесса (буллинг, провокационный вопрос от ученика, конфликт с «виртуальным родителем» на собрании), чтобы студент учился выходить из них без риска для реальной карьеры.

Технологии ИИ могут выступать в качестве супервизоров, потому что зачастую будущие педагоги не слышат себя со стороны. То же касается и анализа открытых уроков в реальной школе. Если студент сделает видеозапись своего урока, то специализированные ИИ-платформы проведут ее анализ и выдадут детальный разбор. Примером такой платформы может выступать EduSense или ее аналоги [10]. Разбор видеозаписи открытого урока покажет: процент времени, которое говорит учитель, в сравнении со временем, которое говорят ученики; анализ эмоций на лицах обучающихся; анализ передвижения учителя по классу и наличие в его речи слов-паразитов.

Речевой ИИ-бот Yoodli, используемый при анализе публичных выступлений, слушает, как педагог объясняет тему, после дает обратную связь по темпу речи учителя, четкости его формулировок и интонации, помогая педагогу в совершенствовании своих коммуникативных навыков.

Генерация сценариев ведения урока также демонстрирует грамотное взаимодействие педагога и искусственного интеллекта как его ассистента. Студент получает задание: «Разработай урок по теме „Первобытное общест-во“ для 5-го класса с использованием игровых методик». Студент обращается с данным запросом к нейросети для генерации пяти идей, а затем критически их оценивает, комбинирует и дорабатывает, создавая уникальный конспект урока.

Используя технологии искусственного интеллекта, будущий педагог учится оперативно генерировать рабочие задания, карточки, тесты, контрольные работы по заданной теме, оптимизируя при этом свой временной ресурс.

Будущих педагогов необходимо подготовить к тому, что в современных реалиях они перестают быть единственным источником знаний, а становятся наставниками. В связи с этим педагоги должны понимать алгоритмы работы ИИ-тьюторов. Например, учебный курс «Пром-пт-инжиниринг для учителя» обучает студентов правильно формулировать запросы к нейросетям, чтобы последние объясняли, а не просто выдавали готовый ответ. Это необходимо для того, чтобы будущие педагоги смогли обучить этому навыку своих учеников [11].

Современные будущие педагоги сами наделены разными способностями. Технологии искусственного интеллекта помогают выстроить их собственный вектор обучения. Если студент имеет отличные знания по возрастной психологии, но при этом существуют трудности в усвоении методики преподавания, ИИ-тьютор в электронной среде вуза будет целенаправленно предоставлять ему больше кейсов по методике и меньше по психологии, чтобы повысить уровень его педагогической подготовки.

В научной работе искусственный интеллект играет роль «лаборанта» для будущего педагога-исследователя. Студент пишет курсовую работу на тему «Влияние смартфонов на усидчивость у младших школьников». Вместо опроса большой экспериментальной группы людей вручную он учится использовать ИИ-инструменты для обработки большого объема данных или анализа открытых источников.

Необходимо отметить, что при подготовке будущего педагога обучение использованию искусственного интеллекта обязательно должно идти параллельно с курсом по цифровой этике [12]. Студентов-педагогов необходимо учить не бездумному, автоматизированному использованию технологий ИИ, а задавать себе вопросы:

не навредит ли это ребенку; где граница между помощью ИИ и списыванием для моего будущего ученика; как проверить данные, которые выдала нейросеть, на достоверность.

Заключение

Таким образом, в эпоху цифровизации реализация технологий искусственного интеллекта в педагогике — это переход от модели «учитель — источник знаний» к модели «учитель — навигатор в мире информации». Искусственный интеллект берет на себя функции репетитора, ассистента и аналитика, позволяя педагогу сосредоточиться на во спитании обучающегося, развитии его эмоционального интеллекта, креативности и мотивации [13]. В подготовке будущих педагогов технологии ИИ позволяют им безопасно ошибаться (в виртуальном классе) до выхода на реальную педагогическую практику. Они дают студенту возможно сть подробно разобрать собственные педагогические действия (речь, же сты, методику), которые раньше было трудно формализо- вать для анализа, тем самым совершенствуя его навыки педагогической практики.

В исследовании обосновано, что использование интеллектуальных систем (генеративных нейросетей, адаптивных обучающих платформ) способствует повышению качества методической подготовки студентов, развитию их цифровых компетенций и формированию готовности к профессиональной деятельности в условиях цифровизации образования.

Рассматривается, что внедрение ИИ-ин-струментов позволяет перейти к проектно-исследовательской модели обучения, где студент выступает активным субъектом, выстраивающим индивидуальную траекторию профессионального становления [14]. При этом ключевым условием успешности данного процесса выступает не только технологическая оснащенность, но и методически грамотное сопровождение, а также сформированный навык взаимодействия с искусственным интеллектом как у студентов, так и у преподавателей.