Возможности и ограничения применения нейросетевых технологий в школьном образовании

Автор: Козина Елена Сергеевна

Организация: МАОУ СОШ №2 п.Новоорск

Населенный пункт: Оренбургская область, Новоорский район, п.Новоорск

«Возможности и ограничения применения нейросетевых технологий в школьном образовании»: методическое пособие для педагогов, МАОУ СОШ №2 п. Новоорск, 2024 – 26с.

В современном мире все больше внимания уделяется применению искусственного интеллекта и нейронных сетей в различных сферах жизни и деятельности человека и образование не является исключением.

В методическом пособии рассматриваются основные преимущества использования нейросетевых технологий в образовании, а также некоторые ограничения в их применении.

Пособие предлагает практические рекомендации педагогам образовательных организаций по использованию нейросетевых технологий для достижения образовательных целей, организации обучения педагогов технологиям работы с онлайн-сервисами для работы с нейросетями.

Методическое пособие предназначено для педагогов образовательных организаций

 

ВВЕДЕНИЕ

Государственный институт русского языка им. А.С.Пушкина, и портал «Грамота.ру» назвали словом уходящего 2023г слово «нейросеть».

Эксперты данного института также отмечают, что по частоте употребления в русскоязычном сегменте «нейросеть» уверенно побеждает своего ближайшего конкурента - словосочетание «искусственный интеллект» и аббревиатуру ИИ.

Вокруг нейросетевых новинок и их фантастических возможностей не умолкают шум и споры. У них есть свои однозначные сторонники и столь же однозначные критики.

Одно бесспорно: нейросети становятся все более распространёнными и значимыми в нашей жизни. На первый взгляд может показаться, что нейросети - это сложные и непонятные системы, но на самом деле мы ежедневно взаимодействуем с ними и даже не задумываемся об этом.

Нейросети находят применение во многих областях, таких как медицина, финансы, транспорт, маркетинг и многое другое. Они помогают нам делать более точные прогнозы, принимать решения и автоматизировать рутинные задачи.

Например, в медицине нейросети могут быть использованы для диагностики многих заболеваний. Они анализируют медицинские данные и помогают врачам обнаружить скрытые патологии или предсказать вероятность развития определённого заболевания. Это позволяет вовремя начать лечение и спасти жизни людей.

В финансовой сфере нейросети помогают предсказывать изменения на рынке, анализировать тренды и прогнозировать риски. Это позволяет принимать более обоснованные инвестиционные решения и уменьшать финансовые потери.

В транспорте нейросети используются для улучшения безопасности на дорогах. Они обрабатывают данные с камер видеонаблюдения и датчиков, автоматически распознают нарушения правил дорожного движения или опасные ситуации. Это может помочь предотвратить аварии и спасти человеческие жизни.

 

В маркетинге нейросети используются для персонализации рекламы и предложений. Они анализируют данные о поведении пользователей в сети,

чтобы предлагать более релевантные товары или услуги. Это улучшает опыт покупки и помогает компаниям привлекать больше клиентов.

Нейросети также активно применяются в развлекательной индустрии, создавая реалистичные графические эффекты, распознавая лица на фотографиях или помогая в создании музыки и фильмов.

Таким образом, нейросетевыми технологиями называют комплекс информационных технологий, основанных на применении искусственных нейронных сетей.

Актуальность развития данного направления науки и практики в полной мере осознаётся руководством РФ.

В частности, использование нейросетевых технологий (или ИИ) станет обязательным условием для всех компаний, которые планируют получать бюджетные субсидии. Такой подход протестируют в 2024 году для компаний, выручка которых превышает 800 млн. руб. и которые работают в приоритетных для страны отраслях.

В январе 2024 года: Президент России Владимир Путин поручил обеспечить подготовку в России ученых-разработчиков мирового уровня в области искусственного интеллекта, как следует из опубликованных на сайте Кремля перечня поручений.

Актуальность содержания методического пособия обусловлена рядом дополнительных факторов:

По данным Росстата 44% крупных организаций России используют в своей работе ИИ-решения. Это позволяет заменить целый ряд «рутинных» профессий. Но в целом по рынку доля организаций, использующих нейросети, очень невелика - 5,7%, но взрывной рост таких организаций в самое ближайшее время является неизбежным. Специалисты цифровой сферы считают, что нет такой сферы жизни человека, в которой нейросети было бы невозможно использовать. Осваивать области применения ИИ необходимо здесь и сейчас.

Нейросетевые технологии или ИИ - абсолютно новое явление в жизни современного человека. Например, начало пользовательского применения

5 нейросетей относится лишь к концу 2022г. В качестве положительных моментов его применения практики признают:

- 73% указали экономию рабочего времени;

- 45% подчеркнули, что ИИ не болеет, не берет отпуск и выдаёт креативные ответы;

- 36% респондентов говорят о положительном результате влияния на бизнес;

- 25% заявили, что ИИ сейчас в тренде.

Как любое новое явление технологии ИИ воспринимаются неоднозначно. Те же российские опросы показали, что среди тех людей, которые не используют нейросети:

- 45% не знают, как их использовать;

- 31% заявляют, что им не хватает времени, чтобы разобраться;

- 23% считают, что нет необходимых условий (например, зарубежной карточки, VPN и т.д.);

- 7% полагают, что не видят необходимости в их применении;

- 6% не верят, что это может помочь им в работе;

- 4% считают это напрасной тратой времени.

С развитием технологий и ростом интереса к искусственному интеллекту (ИИ) по всему миру, применение этой технологии в образовании становится все более актуальным.

В представленной работе рассматривается применение искусственного интеллекта в образовании и его влияние на процесс обучения. Сервисы искусственного интеллекта в образовании предлагают новые возможности для улучшения процесса обучения, персонализации образовательного опыта и повышения эффективности преподавания.

Цель методического пособия: предложить варианты (в т.ч. апробированные автором) использования нейросетей в практической работе педагога, рассмотреть их потенциальные образовательные возможности и ограничения в применении.

Задачи методического пособия:

1. проанализировать различные типы нейросетей и их образовательные возможности;

2. представить алгоритмы применения данных возможностей;

3. рассмотреть потенциальные возможности нейросетевых технологий образовательных организациях;

4. проанализировать риски и ограничения в применении нейросетей школьном образовании;

 

Таким образом, образование проявляет все больший интерес к данной технологии. Уже сегодня существует ряд российских исследований, посвящённых применению нейросетевых технологий в образовании. Среди них:

1. «Применение искусственного интеллекта в образовании: анализ и перспективы развития» - исследование, проведенное Московским государственным университетом, которое исследует применение искусственного интеллекта в различных образовательных контекстах. Оно анализирует эффективность использования ИИ в обучении и рассматривает перспективы его дальнейшего развития в российской системе образования.

2. «Искусственный интеллект в образовании: анализ текущего состояния и тенденций» - исследование, проведённое Российским государственным педагогическим университетом имени А.И. Герцена, которое рассматривает применение искусственного интеллекта в профессиональном образовании с акцентом на российской системе. Исследование обсуждает потенциал использования ИИ для повышения качества образования и рассматривает текущие тенденции в этой области.

3. «ПРОБЛЕМЫ ПРИМЕНЕНИЯ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА В АДАПТИВНОМ ОБУЧЕНИИ» - исследование, проведенное Русланом Николаевичем Соломяным аспирантом «Московский государственный технологический университет «СТАНКИН»(ФГБОУ ВО «МГТУ «СТАНКИН»), Россия, Москва; Сергеем Евгеньевичем Сосенушкиным, кандидат технических наук, доцент «Московский государственный технологический университет «СТАНКИН»(ФГБОУ ВО «МГТУ «СТАНКИН»), Россия, Москва Исследование анализирует преимущества и вызовы, связанные с внедрением таких технологий, а также предлагает пути их оптимального использования.

Это лишь некоторые примеры российских исследований, посвящённых применению искусственного интеллекта в образовании, демонстрирующих актуальность и востребованность нейросетевых технологий в образовательном процессе высшей школы.

Новизну данной работе придают следующие факторы:

1. отсутствие исследований, посвящённых применению технологий ИИ в системе образования в школе;

2. методическое пособие имеет практико-ориентированный характер, что соответствует стратегическому замыслу автора и определяет практическую значимость пособия для педагога.

7 1. ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ НЕЙРОСЕТЕЙ Нейросети - это некие «компьютерные мозги». Они умеют учиться, как мы, люди. Нейросеть в машинном обучении - это математическая модель, которая работает по принципу нейронной сети живого организма. В отличие от нейросети животного, которая передаёт сигнал от мозга к другим органам и полностью регулирует жизнедеятельность организма, компьютерная нейросеть учится решать только ту задачу, которую ей ставит человек.

Алгоритм работы нейросетей:

1. входные данные: на вход нейросети подаются данные, например, картинка с кошкой;

2. нейроны: нейросеть состоит из нейронов - маленьких «умных блоков». Каждый нейрон что-то «думает». Нейроны имеют веса, которые говорят, насколько важны данные. Веса улучшаются с опытом;

3. нейросеть учится на примерах. Если ей показать много кошачьих фотографий и она научится узнавать кошек;

4. после обучения нейросеть может давать ответы. Например, она скажет, что на картинке кошка.

Таким образом, нейросети обрабатывают информацию, учатся на примерах и могут делать разные задачи, которые раньше казались сложными даже для компьютеров.

Суть работы нейронных сетей - смоделировать способ решения задачи, присущий людям. Использование нейронных сетей опирается на накопленный опыт в виде данных и подходит для решения задач, с которыми человечество уже знакомо.

Как видим, никакого «мышления» и сознания в нейросети нет - только алгоритмы и формулы. Единственное, что отличает её от других программ - это способность обучаться и адаптироваться к новым задачам.

Нейросети можно использовать в любых сферах деятельности. Главное давать им задачи, которые уже решал человек и обучать с помощью

8 качественных данных. Нейросети могут решать задачи вместо человека или вместе с ним.

Таким образом, нейросеть - это компьютерная программа, способная к обучению. Перед ней можно поставить практически любую задачу. И если сначала показать машине тысячу-другую верных решений, то затем она научится находить правильный ответ самостоятельно. За нейросетями стоит сложная математика.

Классификация нейронных сетей основана на задачах, с которыми они работают:

1. многослойные нейронные сети, или перцептроны, обрабатывают числовые данные;

2. свёрточные нейронные сети работают с изображениями;

3. рекуррентные нейронные сети собирают и обрабатывают информацию, которая меняется с течением времени;

4. генеративные нейронные сети создают контент (тексты, изображения, презентации и т.д.).

Нейронные сети могут использоваться для решения задач из любых отраслей, но есть тонкости. Нейросети хорошо справятся только в тех случаях, когда задача уже была решена другими способами и есть накопленный объём релевантных т.е. соответствующих запросу данных. Новая задача - это область знания, к которой нейросеть вряд ли сможет подступиться. Если помимо данных важен ещё и контекст, лучше решить задачу без помощи нейросетей.

Например, логистической компании нужно построить самые быстрые маршруты. Если в качестве исходных данных будет использована информация о маршрутах, которые строили сами водители, нет смысла подключать нейросеть.

Если использование нейросетей всё же уместно, то для решения основной задачи может использоваться не одна нейросеть, а сразу несколько. В этом случае большая задача разбивается на много мелких.

Отдельная интересная и перспективная область применения ИИ использование нейросетей в образовании, в частности – на уроках физики

9 2. ВОЗМОЖНОСТИ НЕЙРОСЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Искусственный интеллект с каждым днём всё плотнее входит в нашу жизнь: компьютеры научились рисовать картины, создавать музыку, компилировать видео, писать вполне логичные тексты, а ещё делать за обучающихся их домашние задания. Похоже, мировая система образования не была к этому готова. Какими возможностями обладает ИИ в организации образовательного процесса, рассмотрим в данном разделе.

Важно отметить, что сегодня все чаще нейросети начинают использовать сами педагоги. Судя по результатам опросов, они пользуются нейросетями даже чаще, чем обучающиеся. Нейросети помогают учителям находить учебный материал, придумывать темы для занятий и предоставляют ещё множество других возможностей их применения.

возможности использования ИИ педагогом: 1. Одно из них - автоматизация процессов обучения и адаптация к потребностям каждого ученика. Благодаря алгоритмам машинного обучения и анализу больших данных, системы ИИ могут предлагать индивидуализированные задания и упражнения, а также рекомендации по развитию конкретных компетенций.

Основные

2. Другая возможность - создание онлайн-уроки и массовое открытое онлайнобразование. Искусственный интеллект может использоваться для разработки интерактивных курсов, которые могут быть доступны широкой аудитории и обеспечивать качественное обучение в любое удобное время.

3. Искусственный интеллект также может применяться в процессе проверки и оценки знаний обучающихся. Автоматизированные системы могут значительно упростить и ускорить эти процессы, а также снизить степень субъективности в оценке. В России АНО «Национальная технологическая инициатива» создаёт нейросеть для проверки сочинений обучающихся: она будет выявлять грамматические, пунктуационные и смысловые ошибки, что, по словам разработчиков, позволит педагогам экономить до 20% времени.

4. Нейросети легко пишут статьи, доклады, исследования, проекты, эссе, создают презентации, переводят текст с любого языка и на любой язык, создают обучающие видео и аудио контенты, генерируют кейсы, изображения, выполняют задания любого вида сложности, помогают исправлять грамматические и стилистические ошибки, пишут сочинения, музыку, стихи, подсказывают актуальную тематику курсовых и дипломных работ, предлагают план, содержание, логику изложения содержания, дают ссылки на исследования, генерируют тезисы, рилсы для «оживления» урока и т.д.

Очень важно: для создания таких материалов теперь не требуются навыки программирования, знание иностранного языка. Также немаловажным фактором является и очень высокая скорость выполнения необходимых работ.

5. Педагог может рассчитывать на поддержку обучающихся ИИ в учебном процессе: нейросеть может отвечать на вопросы школьников по предметам, более просто объяснять сложные концепции и помогать в изучении нового материала.

6. Помощь в организации расписания: нейросеть может предоставлять информацию о расписании предметов.

7. Консультации по карьерным вопросам. Например, давать советы школьникам профориентационного характера по выбору специальности. Таким образом, использование образовательных возможностей нейросетей в образовании представляет собой перспективную и инновационную область всего отечественного образования.

Однако, ряд вопросов по использованию нейросетей в образовании все ещё остаётся сложной и неразработанной областью. Представляем некоторые из них:

1. Техническая подготовка. Для использования нейросетей потребуется определённый уровень технической подготовки со стороны педагогов и обучающихся. Необходимо уметь работать с программным обеспечением, понимать основы алгоритмов машинного обучения и иметь доступ к необходимому оборудованию и ресурсам.

2. Понимание и применение результатов. Для эффективного использования нейросетей в образовании необходимо правильно интерпретировать и применять полученные результаты. Может потребоваться дополнительное обучение, чтобы понять, как правильно анализировать и использовать данные, предоставленные нейросетью.

3. Доступность и стоимость. Использование нейросетей может быть дорогостоящим, особенно в начальных стадиях внедрения. Необходимо обеспечить доступность и доступ к оборудованию, программному обеспечению и обучающим материалам для педагогов.

4. Подготовка педагогов. Педагогам потребуется дополнительная подготовка и обучение для эффективного использования нейросетей в учебном процессе. Они должны понимать, как интегрировать нейросети в свои уроки и как правильно использовать результаты в оценке обучающихся.

Шаги по преодолению барьеров в использовании нейросетей в образовании 1. Повышение осведомлённости. Необходимо провести обучение и информирование педагогов о преимуществах и возможностях использования нейросетей в образовании. Это может включать в себя семинары, вебинары, практикумы и участие в конференциях.

2. Предоставление доступа к ресурсам. Организации образования могут предоставить доступ к необходимому оборудованию и программному обеспечению для обучения педагогов. Это может быть как локальная инфраструктура, так и облачные решения.

3. Поддержка и сопровождение. Организации могут предоставить поддержку и сопровождение педагогам при внедрении нейросетей в учебный процесс. Это может включать в себя консультации, регулярные тренинги и обратную связь для повышения эффективности использования нейросетей.

4. Непрерывное обучение. Педагоги должны иметь доступ к непрерывному обучению и обновлению своих навыков, связанных с использованием нейросетей. Это поможет им максимально использовать потенциал нейросетей в своей деятельности.

Преодоление этих барьеров требует совместных усилий со стороны образовательных организаций, педагогов и обучающихся. Однако, справившись с этими сложностями, использование нейросетей может значительно оптимизировать образовательный процесс и предоставить новые возможности для образования.

В целом, использование образовательных возможностей нейросетей в

12 образовании представляет собой перспективу, которая требует дальнейших исследований и разработок.

3. ЛУЧШИЕ ОНЛАЙН-СЕРВИСЫ ДЛЯ С НЕЙРОСЕТЯМИ В ОБРАЗОВАНИИ Функционал современных алгоритмов ИИ, благодаря своей гигантской базе знаний и мгновенной скорости поиска и генерации информации, предоставляет педагогам всех уровней уникальные возможности для оптимизации и совершенствования образовательного процесса. От автоматизации рутинных задач до индивидуализации обучения многие нейросети открывают действительно новые горизонты в образовательной сфере.

РАБОТЫ

«Какие нейросети лучше использовать?» – это первый вопрос, который можно услышать от педагогов. Личный опыт автора работы: для создания образовательного контента наиболее целесообразно применение возможностей следующих онлайн-сервисов для работы с нейросетями: ChatGPT, Claude, Copy.ai и Midjourney или Kandinsky - российского аналога Midjourney от «Сбера», DALLE и др.

Нейросеть ChatGPT

ChatGPT – оптимальный вариант работы для новичков: он не требует регистрации и VPN, у него удобный интерфейс и навигация, он многофункционален, что немаловажно – является бесплатным. Очень хорошо генерирует тексты.

1. ChatGPT

Ключевые возможности ChatGPT: разработан для динамичного и увлекательного общения пользователей. Вы можете общаться с ним так же, как с другим человеком, обмениваясь сообщениями.

2. ChatGPT прошел обучение работе с широким спектром текстов, что позволяет ему понимать и генерировать ответы, которые звучат естественно и по-человечески.

3. Программа понимает контекст беседы, что означает, что она учитывает предыдущие сообщения и использует эту информацию для предоставления релевантных и последовательных ответов.

4. ChatGPT имеет доступ к огромному количеству информации благодаря обширному обучению. С помощью ChatGPT Вы можете получать ответы и инсайды по различным темам, которые Вас интересуют.

5. Модель хорошо разбирается в грамматике и структуре предложений и может понимать смысл Ваших сообщений. Это помогает ей генерировать ответы, которые имеют смысл.

6. Вы можете задавать ChatGPT открытые вопросы, и он сделает все возможное, чтобы предоставить информативные и полезные ответы, основанные на том, что он узнал во время обучения.

7. ChatGPT может предложить помощь, предложения и рекомендации по различным темам. Он использует свои знания, чтобы предоставить полезную информацию или направить Вас в правильном направлении.

8. Если Вам нужно общаться на разных языках, ChatGPT может переводить текст с одного языка на другой, помогая преодолеть языковые барьеры.

9. ChatGPT также может генерировать креативный текст с воображением. Если Вы хотите изучить повествование или вымышленные сюжеты, Вы можете запросить его, и он создаст привлекательный контент на одном дыхании.

Некоторые примеры формулирования запросов (промптов) к ChatGPT:

1. Напиши реферат на тему ...

2. Отредактируй/перефразируй следующий текст ... более простыми словами, понятными для студентов-первокурсников.

3. Предложи структуру презентации на тему ..

4. Предложи план выступления на педагогическом совете по теме ...

5. Переведи художественно текст ... на ... язык.

6. Предложи темы проектов в (не менее 15).

7. Предложи структуру выступления педагога на обучающем семинаре по теме …..

8. Предложи тестовые задания для обучающихся по теме …

9. и т.д.

Пошаговый алгоритм использования ChatGPT

1. В поисковой строке любого браузера найдите интересующую Вас нейросеть ChatGPT или перейдите по ссылке: https://chadgpt.ru/?ysclid=lsx9hfzbyl849074462

2. Выходим на главную страницу выбранной нейросети

3 . Нажимаем «Использовать бесплатно». Переходим на рабочую страницу с перечнем возможностей нейросети:

3. На этой же странице в строке для промпта формулируем запрос для нейросети. Например: «Предложи варианты тем обучающих семинаров для педагогов по проблеме использования нейросетей для создания обучающего контента (не менее 10-15 тем)». Отправляем.

4. Получаем ответ (1-2 сек). Копируем или сохраняем.

5. Проверяем. Если не устраивает ответ, то просим: уточнить, дополнить, конкретизировать, расширить, привести примеры и т.д.

У ChatGPT есть ограничения. Нейросеть не может:

1. Выдавать на 100% актуальную информацию. Модель GPT4 обучали на данных до 2021 года. Чего-то более нового она просто не знает. Плагины для официальной ChatGPT позволяют подключить её к поисковикам и частично обойти это решение, но связных осмысленных ответов о каких-то новых фактах она всё равно не выдаст.

2. Быть конкретной. Несмотря на большой массив обучения, ChatGPT часто отвечает на запросы обтекаемыми фразами с большим количеством «воды». Пока что у нейросети не хватает экспертных познаний, да и тексты, на которых она обучалась, не всегда были качественными. Поэтому возлагать на ChatGPT все надежды пока не стоит.

3. Выдавать адекватные креативы и шутить. У нейросети пока плохо с креативным мышлением и юмором. Из-за этого она не справляется с привлекательными заголовками, слоганами или считыванием иронии в тексте.

4. Принимать слишком много информации. У ChatGPT есть ограничения по количеству символов, которые можно ввести в одно сообщение. Оно зависит от сервиса, например, в телеграм-бота помещается очень мало. Из-за этого нейросеть не сможет задать объёмный контекст - например, загрузить всю информацию об объекте и попросить на основе этого написать статью в СМИ.

Нейросеть Midjourney (Миджорни)

Пошаговый алгоритм использования Midjourney для создания изображений

1. В поисковой строке найдите нейросеть Midjourney https://midjourney.co/ru/generator

2. Перейдите на страницу Midjourney (она выглядит так):

3. Нажмите «Создать изображение».

4. Введите описание изображения (можно на русском языке, нейросеть для себя автоматически переведет его на английский), т.о. оформив промпт (запрос). Например: промпт № 1: Создай образ Александра Невского на основе описания: «Битва на Чудском озере Александр Невский ».

5. Нажмите «Отправить».

6. Получите варианты полученных изображений. Можно выбрать то, которое Вам больше нравится. Нажмите «Сохранить».

Промпт № 2: Изображение Блёза Паскаля, Роберта Гука и Ньютона, с элементом подсказки

Готово! Обратите внимание на качество изображения (время на выполнение запроса прим.10 с).

 

18 Возможности и ограничения нейросети Midjourney при создании изображений

1. Генерация изображений: Midjourney может быть использована для создания разнообразных изображений, включая рисунки, иллюстрации и фотографии. Она способна генерировать новые изображения на основе заданных параметров или предварительно предоставленных шаблонов.

2. Редактирование изображений: нейросеть Midjourney может быть применена для редактирования и улучшения уже существующих изображений. Она способна удалить нежелательные объекты, изменить цветовые схемы, применить фильтры и многое другое.

3. Распознавание объектов: Midjourney может распознавать объекты на изображениях и помочь в классификации содержимого. Например, она может распознавать лица, автомобили, животных и другие объекты на некачественных фотографиях.

4. Качество и достоверность изображений: нейросеть Midjourney имеет свои ограничения в отношении качества создаваемых изображений. Некоторые изображения могут выглядеть неестественно или иметь артефакты (дефекты). Обязательно проверяйте и подтверждайте достоверность созданных изображений перед их использованием.

 

Полный текст статьи см. приложение

1. file0.pdf (2,2 МБ)

Опубликовано: 05.05.2025