Разделы: Педагогика
Размещена 03.06.2025. Последняя правка: 04.06.2025.
Просмотров - 193

Как ИИ может помочь в образовании?

Щербатюк Екатерина Геннадьевна

студент

Пятигорский Государственный Университет

Кафедра информационно-коммуникационных технологий, математики и информационной безопасности

УДК 316

Введение

В современном мире, когда технологии искусственного интеллекта (ИИ) все больше интегрируются в нашу повседневную жизнь, актуальным вопросом становится их применение в образовании. Использование ИИ в образовательном процессе может существенно облегчить жизнь как обучающимся, так и педагогам, а также повысить качество образования.

Актуальность исследования

Современное образование сталкивается с необходимостью адаптации к быстро меняющимся технологическим условиям и запросам общества, что требует внедрения инновационных решений. Искусственный интеллект открывает новые возможности для персонализации обучения, автоматизации рутинных процессов и повышения эффективности образовательного процесса. При этом существует множество нерешённых вопросов, связанных с этическими, техническими и организационными аспектами использования ИИ в образовании. Поэтому исследование актуально для понимания потенциала и ограничений ИИ, а также для выработки рекомендаций по его эффективному применению.

Цель данной статьи – проанализировать существующие подходы к применению ИИ в образовании, выявить его преимущества и ограничения, а также рассмотреть перспективы дальнейшего развития в этой области.

Задачи:

• Обзор исторического развития и современных тенденций использования ИИ в образовательной сфере;
• Анализ преимуществ и недостатков внедрения ИИ в образовательный процесс;
• Рассмотрение конкретных примеров применения ИИ в различных уровнях образования;
• Определение ключевых проблем и вызовов, связанных с использованием ИИ в образовании;
• Выработка рекомендаций для педагогов, образовательных организаций и разработчиков ИИ-систем.

Научная новизна. Данная статья отличается комплексным подходом к исследованию применения искусственного интеллекта в образовании, объединяя исторический анализ, современные практические примеры и критическую оценку существующих проблем. В отличие от многих исследований, которые фокусируются либо на технических аспектах, либо на педагогических методиках, в статье рассматриваются также вопросы этики, безопасности данных и интеграции ИИ с традиционными образовательными моделями. Кроме того, статья обращает внимание на формирование компетенций будущего и цифровой грамотности как ключевых факторов успешной адаптации обучающихся к цифровой экономике, что расширяет понимание роли ИИ в современном образовании.

Попытки понять и формализовать механизм мышления человека имеют давнюю историю. Еще Платон (IV в. до н.э.), Аристотель (V в. до н. э.), Рене Декарт (1596—1650), Бенедикт Спиноза (1632—1677), Готфрид Вильгельм Лейбниц (1646—1716), Джордж Буль (1815—1864) и многие другие исследователи на уровне современных им знаний стремились описать мышление как совокупность некоторых элементарных операций, правил и процедур.
Например, персидский философ, математик, астроном и поэт Омар Хайям (1048-1131) так писал о человеке: "Быть целью Бытия и мирозданья — нам, Всевидящим умом, лучом познанья — нам. Пойми же, человек, что круг вселенной — перстень, Где суждено сверкнуть алмазной гранью — нам!" В 1077 г. Хайям закончил работу над важным математическим трудом — «Комментарии к трудностям во введениях книги Евклида». Трактат состоял из трёх книг; первая содержала оригинальную теорию параллельных прямых, вторая и третья посвящены усовершенствованию теории отношений и пропорций. В первой книге Хайям пытается доказать V постулат Евклида и заменяет его более простым и очевидным эквивалентом: Две сходящиеся прямые должны пересечься; по сути, в ходе этих попыток Омар Хайям доказал первые теоремы геометрий Лобачевского и Римана. [7]
Другой пример: Абу Райхан аль-Беруни выдвинул гипотезу о существовании континента за океаном, что стало возможным благодаря его научным исследованиям и умению анализировать. Это произошло за 500 лет до того, как Христофор Колумб открыл Америку. Абу Райхан аль-Беруни (971-1048) выдвинул гипотезу о существовании континента за океаном, что стало возможным благодаря его научным исследованиям и умению анализировать. Аль-Беруни, как ученый-энциклопедист, рассматривал Землю как сложную систему, где суша и океан находятся в равновесии. Он отмечал, что если суша занимает определенную часть земной поверхности, то, вероятно, есть еще один материк в той части, которая покрыта океаном. В настоящее время в столице США установлен памятник Абу Райхан аль-Беруни. [7]
В полном объеме формальная аксиоматизация логических рассуждений представлена в работах таких великих философов, как Фридрих Людвиг Готлоб Фреге (1848—1925), Бертран Артур Уильям Рассел (1872—1970), Курт Гёдель (1906—1978). [1]

История применения ИИ в образовании насчитывает уже несколько десятилетий. Первые попытки использовать ИИ в образовательном процессе были предприняты в середине XX века, когда ученые начали разрабатывать системы, способные анализировать данные и делать выводы на их основе. В 1960-х годах появились первые системы, которые могли оценивать знания обучающихся. В 1980-х и 1990-х годах, с развитием вычислительной техники и созданием Интернета, ИИ стал все чаще применяться в образовании, например, для создания интерактивных обучающих программ и виртуальных лабораторий. [2]

В исследовании А. В. Шульженко, Н. Н. Грудницкая, И. В. Кутьин цифровая педагогика разделяется на более узкие направления по принципу распределения сфер цифровизации и включает в себя, мобильную, электронную, виртуальную педагогику, технопедагогику, киберпедагогику. [3]

Сегодня существует множество подходов к использованию ИИ в образовательном процессе. Например, интеллектуальные помощники могут предоставлять обучающимся персонализированную поддержку в процессе обучения, а системы анализа и оценки знаний могут автоматически проверять и оценивать выполненные обучающимися задания. Адаптивные обучающие системы могут индивидуализировать процесс обучения в соответствии с уровнями знаний и умений каждого обучающегося, а виртуальные лаборатории могут предоставлять обучающимся возможность проводить эксперименты в безопасной и контролируемой среде.

Применение ИИ в образовании имеет свои достоинства и недостатки. К преимуществам относятся повышение качества образования, персонализация обучения, экономия времени преподавателей и обучающихся, а также возможность автоматизировать рутинные процессы. Однако, существуют и ограничения, такие как высокая стоимость внедрения и поддержки ИИ-систем, риск потери рабочих мест, а также опасения по поводу зависимости обучающихся от технологий. [4]

Сегодня ИИ применяется во всех уровнях образования, начиная от начальных школ и заканчивая высшими учебными заведениями. Например, в начальных школах ИИ может использоваться для автоматизации процесса оценивания знаний обучающихся и создания индивидуальных учебных планов. В средних школах ИИ может применяться для создания виртуальных лабораторий и интерактивных обучающих программ. В высших учебных заведениях ИИ может использоваться для автоматизации административных процессов, таких как регистрация и учет обучающихся, или для создания интеллектуальных систем поддержки принятия решений.

В образовательной среде имеются многочисленные примеры внедрения ИИ, например: [5]

• программа Gradescope, разработанная в США, используется на уроках физики, математики, химии, биологии и др. для автоматизации процесса оценивания знаний обучающихся. Пользователь загружает в программу тест и ответы, а затем сканирует листы бумаги с выполненными заданиями от студентов. Нейросеть распознает рукописный текст, сопоставляет с правильными ответами, находит ошибки и группирует их, чтобы преподаватель мог дать обратную связь по слабым местам студентов.
• приложение для изучения иностранных языков Duolingo. На старте вы проходите тест по изучению языка, и приложение собирает для вас упражнения подходящей сложности. Затем, на основе каждого пройденного урока, ваших успехов и ошибок, Duolingo выбирает упражнения, которые помогают заполнить пробелы и повысить уровень. Также в приложение встроена система распознавания речи, которая позволяет практиковать навык произношения.
• сервис автоматизированного создания тестов Smartest Learning, позволяющий создать тест на основе авторского материала или ввести тему в окно поиска и собрать контрольную работу по материалам из Сети Интернет.

Существует множество исследований, посвященных оценке результативности и эффективности применения ИИ в образовании. [6]

Применение искусственного интеллекта в персонализированном обучении показало значительные преимущества, включая интеллектуальную оценку, рекомендацию ресурсов и оптимизацию преподавания, эффективно повышая эффективность обучения и вовлеченность. Однако этот процесс выявил и некоторые проблемы.

Во-первых, технические проблемы и ограничения не позволяют искусственному интеллекту полностью адаптироваться к индивидуальным потребностям каждого ученика, а точность и надежность алгоритмов все еще нуждаются в дальнейшем совершенствовании.

Во-вторых, вопросы конфиденциальности и безопасности данных становятся все более актуальными, и защита данных учащихся от злоупотреблений и утечки становится важной проблемой.

Наконец, необходимо серьезно отнестись к проблемам системы и концепции образования, а также к тому, как внедрить технологию искусственного интеллекта, гарантируя качество обучения и интегрируя ее с традиционной моделью образования — это проблема, которую необходимо решить в современной образовательной сфере.

Для решения этих проблем необходимо постоянно инвестировать в исследования и разработки, усилить защиту данных и в то же время способствовать обновлению образовательной системы и концепций, чтобы в полной мере реализовать потенциал искусственного интеллекта в персонализированном обучении.

Рассмотрим возможности ИИ в создании персонализированных образовательных путей, повышении качества образования и развитии цифровой грамотности.

ИИ может сыграть важную роль в создании персонализированных образовательных путей, которые будут учитывать индивидуальные потребности и интересы обучающихся. Кроме того, ИИ может использоваться для повышения качества образования, например, для автоматизации процесса оценивания знаний обучающихся и создания интерактивных обучающих программ. ИИ также может способствовать развитию цифровой грамотности, обучая обучающихся работе с цифровыми технологиями. Кроме того, ИИ может играть важную роль в формировании компетенций будущего, таких как критическое мышление, коммуникация, сотрудничество и цифровая грамотность. Помимо этого, ИИ может помочь выпускникам подготовиться к работе в условиях цифровой экономики, предоставив им возможность практиковаться в использовании современных цифровых технологий.

Использование ИИ в образовании имеет значительный потенциал для повышения качества обучения и развития компетенций обучающихся. Однако, для полного раскрытия его возможностей необходимо учитывать преимущества и ограничения применения ИИ в образовательном процессе. Кроме того, важно помнить, что ИИ не должен ограничивать преподавателей, а должен дополнять и упрощать их работу.

Для педагогов и образовательных организаций рекомендуется изучить существующие подходы к использованию ИИ в образовании и выбрать наиболее подходящий для своей образовательной среды. Важно также помнить о безопасности и конфиденциальности данных обучающихся при использовании ИИ-систем. Разработчикам ИИ-систем рекомендуется продолжать исследование возможностей применения ИИ в образовании и создавать системы, адаптированные к потребностям образовательных организаций.

Дальнейшие исследования в области применения ИИ в образовании должны быть направлены на изучение возможностей ИИ в создании персонализированных образовательных путей, повышении качества образования и развитии цифровой грамотности. Также важно изучить влияние ИИ на формирование компетенций будущего и готовности выпускников к работе в условиях цифровой экономики. Кроме того, необходимо продолжать исследование безопасности и конфиденциальности данных обучающихся при использовании ИИ-систем.

Результаты исследования:

1. В статье проведён комплексный анализ применения искусственного интеллекта (ИИ) в образовании, включающий исторический обзор, современные тенденции, преимущества и ограничения, а также конкретные примеры использования ИИ на разных уровнях образовательной системы.
2. Исторический анализ показал, что развитие ИИ в образовании началось ещё в середине XX века и постепенно расширялось с появлением вычислительной техники и Интернета, что позволило создавать интерактивные обучающие программы и виртуальные лаборатории.
3. Современные технологии ИИ применяются для персонализации обучения, автоматизации рутинных процессов (например, оценивания знаний), создания интерактивных и адаптивных образовательных систем, а также поддержки преподавателей.
4. Примеры успешного использования ИИ включают программы Gradescope для автоматизированного оценивания, приложение Duolingo для изучения иностранных языков с адаптивными упражнениями и сервис Smartest Learning для автоматического создания тестов.
5. Основные преимущества ИИ в образовании — повышение качества обучения, индивидуализация образовательного процесса, экономия времени педагогов и обучающихся, а также развитие цифровой грамотности и компетенций будущего.
6. Вместе с тем выявлены ограничения и вызовы: высокая стоимость внедрения и поддержки ИИ-систем, технические ограничения алгоритмов, вопросы безопасности и конфиденциальности данных, а также необходимость интеграции ИИ с традиционными образовательными моделями.
7. Подчёркнута важность этического подхода к использованию ИИ и необходимости постоянных исследований и разработок для совершенствования технологий и образовательных концепций.

Заключение

Использование искусственного интеллекта в образовании представляет собой перспективное направление, способное значительно повысить качество и эффективность образовательного процесса за счёт персонализации обучения, автоматизации рутинных задач и развития цифровых компетенций обучающихся. ИИ может стать мощным инструментом для создания адаптивных образовательных траекторий и подготовки выпускников к требованиям цифровой экономики.

Однако для полного раскрытия потенциала ИИ необходимо учитывать существующие технические, этические и организационные ограничения, обеспечивать защиту и конфиденциальность данных обучающихся, а также гармонично интегрировать новые технологии с традиционными педагогическими методами. Важно, чтобы ИИ дополнял, а не заменял роль преподавателей, способствуя созданию безопасной и эффективной образовательной среды.

Дальнейшие исследования должны быть направлены на совершенствование алгоритмов ИИ, изучение влияния технологий на формирование компетенций будущего и разработку рекомендаций для педагогов, образовательных организаций и разработчиков. Только комплексный и ответственный подход позволит реализовать все преимущества искусственного интеллекта в образовании и обеспечить его устойчивое развитие.

1. Ясницкий Л. Н. Интеллектуальные системы : учебник / Л. Н. Ясницкий. – 2-е изд. – Москва : Лаборатория знаний, 2020. – 224 с. : ил., табл., схем. – (Учебник для высшей школы). – Режим доступа: по подписке. – URL: https://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=712949 (дата обращения: 24.04.2025). – Библиогр.: с. 209-216. – ISBN 978-5-00101-897-1. – Текст : электронный.
2. Минаков А. И. Искусственный интеллект и нейросети в образовании : учебник : [16+] / А. И. Минаков. – Москва : Директ-Медиа, 2024. – 164 с. : ил., табл. – Режим доступа: по подписке. – URL: https://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=715303 (дата обращения: 24.04.2025). – Библиогр. в кн. – ISBN 978-5-4499-4638-6. – DOI 10.23681/715303. – Текст : электронный.
3. Шульженко А. В., Грудницкая Н. Н., Кутьин И. В. Концепции цифровой педагогики и их влияние в системе образования // Психология и педагогика служебной деятельности. 2024. № 2. С. 157-160.
4. Искусственный интеллект в образовании и науке: pro et contra // Университетская книга: журнал. 2023. № 10. Декабрь. С. 46-51.
5. Искусственный интеллект для учебы и практики: как технологии меняют образование [Электронный источник] URL: https://blog.skillfactory.ru/ai-obrazovanie/ (дата обращения: 24.04.2025)
6. Ван Цзинъяо Применение и оценка эффективности искусственного интеллекта в персонализированном обучении // Бюллетень науки и практики. 2024. Т. 10. №9. С. 349-357.
7. Боголюбов А. Н. Математики. Механики. Биографический справочник. — Киев: Наукова думка, 1983. — 639 с.

Рецензии:

3.06.2025, 10:14 Рукавишникова Екатерина Леонидовна
Рецензия: Отзыв на статью "Как ИИ может помочь в образовании?" студентки Щербатюк Екатерины Геннадьевны. Тема в статье затронута актуальная. Нет ни одного человека, знакомого с цифровыми технологиями, который не воспользовался бы ИИ с целью поиска информации или иными целями. В статье затронуто много аспектов ИИ: этические, этнические, педагогические, экономические и т.д. По каждому необходимо отдельное исследование. Екатерина Геннадьевна на правильном пути и будет продолжать начатое исследование, т.к. ИИ -это не завтрашний день, это сегодня и сейчас. Кто не будет учитывать этот фактор, останется вне прогресса. Рутинные задачи, о которых говорит автор, решаются с помощью программ, разработанных для каждой отрасли. ИИ экономит время учащихся, студентов и сотрудников на предприятиях. Персональное обучение и самообучение также возможно при помощи различных программ. Необходимо обеспечить: разработку российских программ для различных отраслей, активизировать цифровую грамотность с раннего и до серебряного возраста, обеспечить конфиденциальность информации. Педагоги также не должны препятствовать освоению ИИ, а наоборот. Все эти процессы должны идти одновременно, т.к. ИИ развивается с огромной скоростью. Эта статья переосмыслить изменения в образовательном пространстве. Статью к печати рекомендую. Рецензент: Рукавишникова Екатерина Леонидовна-к.пед.наук

3.06.2025, 17:50 Ашрапов Улугбек Товфикович
Рецензия: В статье "Как ИИ может помочь в образовании?" автор пишет - "Попытки понять и формализовать механизм мышления человека имеют давнюю историю", что абсолютно правильно. Однако это утверждение было бы наиболее польно изложено, если бы автор привел также примеры высказываний, цитат и афоризмов древних мудрецов, ученых, поэтов средневековье. Например, персидский философ, математик, астроном и поэт Омар Хайям (1048-1131) так писал о человеке: "Быть целью Бытия и мирозданья — нам, Всевидящим умом, лучом познанья — нам. Пойми же, человек, что круг вселенной — перстень, Где суждено сверкнуть алмазной гранью — нам!" В 1077 г. Хайям закончил работу над важным математическим трудом — «Комментарии к трудностям во введениях книги Евклида». Трактат состоял из трёх книг; первая содержала оригинальную теорию параллельных прямых, вторая и третья посвящены усовершенствованию теории отношений и пропорций. В первой книге Хайям пытается доказать V постулат Евклида и заменяет его более простым и очевидным эквивалентом: Две сходящиеся прямые должны пересечься; по сути, в ходе этих попыток Омар Хайям доказал первые теоремы геометрий Лобачевского и Римана [Боголюбов А. Н. Математики. Механики. Биографический справочник. — Киев: Наукова думка, 1983. — 639 с.]. Другой пример: Абу Райхан аль-Беруни выдвинул гипотезу о существовании континента за океаном, что стало возможным благодаря его научным исследованиям и умению анализировать. Это произошло за 500 лет до того, как Христофор Колумб открыл Америку. Абу Райхан аль-Беруни (971-1048) выдвинул гипотезу о существовании континента за океаном, что стало возможным благодаря его научным исследованиям и умению анализировать. Аль-Беруни, как ученый-энциклопедист, рассматривал Землю как сложную систему, где суша и океан находятся в равновесии. Он отмечал, что если суша занимает определенную часть земной поверхности, то, вероятно, есть еще один материк в той части, которая покрыта океаном. В настоящее время в столице США установлен памятник Абу Райхан аль-Беруни. Актуальную статью "Как ИИ может помочь в образовании?" рекомендую к публикации после доработки на основание вышеизложенных исторических фактов.

11.06.2025, 15:48 Макарова Наталья Александровна
Рецензия: Статья "Как ИИ может помочь в образовании?" автора Щербатюк Екатерины Геннадьевны написана на актуальную тему. Представленная работа имеет цель и задачи, актуальность. Развитие цифровых технологий позволяет внедрять ИИ в образовательный процесс и автор широко описывает его преимущества "Использование ИИ в образовании имеет значительный потенциал для повышения качества обучения и развития компетенций обучающихся". При это автор достаточно скудно описывают недостатки применения ИИ в образовательной среде и не говорит о том, что в настоящее время существуют нейросети, которые генерируют данные и в некоторых ситуациях не помогают, а наоборот снижают качество образования. Считаю, что автор должен был уделить этому так же внимание. Представленная статья может быть опубликована в журнале после проведения необходимой доработки.



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий