Роль игровых технологий с использованием искусственного интеллекта на уроках биологии

Автор: Бакулина Нина Сергеевна

Организация: МАОУ «ОЦ №1»

Населенный пункт: г. Владимир

Аннотация. В статье рассматривается потенциал игровых технологий с элементами искусственного интеллекта (ИИ) для повышения эффективности обучения биологии в средней школе. Автор анализирует ключевые преимущества интеграции ИИ-игр в образовательный процесс, включая персонализацию обучения, повышение мотивации учащихся и улучшение усвоения сложных биологических концепций.

 

Современное образование стремительно развивается, внедряя новые технологии, которые делают процесс обучения более увлекательным и эффективным. Одной из таких технологий являются игровые методики, которые в сочетании с искусственным интеллектом (ИИ) открывают новые горизонты в преподавании биологии. Игровые технологии не только повышают мотивацию учащихся, но и способствуют лучшему усвоению материала, развивая критическое мышление и навыки решения проблем [3].

Биология – одна из самых увлекательных наук, но традиционные методы преподавания биологии часто сталкиваются с рядом проблем. Одной из является сложность материала, который необходимо изложить так, чтобы было понятно каждому ученику и специфика самого предмета.

Многие биологические процессы невозможно увидеть невооруженным глазом (деление клетки, фотосинтез, работа ДНК). Школьникам сложно представить их без наглядных примеров.

Кроме этого, биология насыщена сложными терминами (фотосинтез, транскрипция, гаметогенез), которые трудно запомнить учащимся.

Еще одной проблемой является разный уровень подготовки в классе. Одни ученики легко усваивают материал, другие отстают, что усложняет работу учителя.

Также к проблемам можно отнести и сложные темы, требующие междисциплинарных знаний. Некоторые темы (биохимия, генетика) требуют базовой химии и физики, которой у школьников может не быть.

Игровые технологии представляют собой методику обучения, основанную на использовании игровых элементов в учебном процессе. Это может включать в себя как настольные игры, так и цифровые платформы, позволяющие учащимся взаимодействовать с материалом в интерактивной форме. В контексте биологии такие технологии могут использоваться для моделирования биологических процессов, проведения виртуальных экспериментов и создания симуляций экосистем.

Искусственный интеллект играет ключевую роль в создании адаптивных и персонализированных образовательных игр. С помощью ИИ можно анализировать успехи и трудности каждого ученика, адаптируя уровень сложности и содержание игры под их индивидуальные потребности. Это позволяет обеспечить более глубокое понимание материала и повысить эффективность обучения [3].

Роль игровых технологий с использованием искусственного интеллекта (ИИ) на уроках биологии включает в себя следующие особенности.

Адаптивное обучение. Искусственный интеллект помогает подстраивать учебный процесс к потребностям каждого отдельного учащегося. Алгоритмы ИИ анализируют успехи каждого ученика и на основе этого предлагают дополнительные материалы, соответствующие его уровню знаний и интересам.

Интерактивность. Искусственный интеллект открывает новые горизонты для создания интерактивных и динамичных учебных ресурсов, что значительно усиливает вовлеченность студентов в образовательный процесс. Например, виртуальные лаборатории и симуляторы позволяют учащимся исследовать биологические явления в безопасной и контролируемой обстановке.

Автоматизация оценки. Искусственный интеллект способен существенно упростить процесс оценки знаний студентов. Это включает автоматизированное тестирование, анализ ответов и предоставление рекомендаций по улучшению усвоения материала [3].

Анализ больших данных. Использование искусственного интеллекта позволяет эффективно анализировать обширные объемы биологических данных, что помогает как преподавателям, так и студентам выявлять закономерности и особенности, которые могут оставаться незамеченными при традиционных методах анализа. Например, чат-боты и виртуальные ассистенты, разработанные с применением ИИ, могут выполнять роль помощников, отвечая на вопросы, разъясняя сложные термины или предлагая дополнительные учебные материалы.

Симуляции и модели. Использование ИИ для создания сложных биологических моделей и симуляций позволяет учащимся исследовать процессы, которые невозможно наблюдать в реальной жизни, например, экосистемные взаимодействия или клеточные процессы.

Развитие критического мышления. Игровые технологии могут создавать сценарии, требующие от учащихся принятия решений и решения проблем, что способствует развитию критического мышления и навыков анализа.

Стимулирование сотрудничества. Многопользовательские игры и платформы могут способствовать совместной работе учащихся, что развивает навыки командной работы и коммуникации.

Повышение мотивации. Геймификация учебного процесса через использование элементов игр (баллы, достижения, уровни) может повысить мотивацию учащихся к изучению биологии [3].

Обратная связь в реальном времени. ИИ может предоставлять мгновенную обратную связь учащимся, что позволяет им корректировать свои действия и улучшать понимание материала.

Доступ к ресурсам. Игровые платформы могут обеспечивать доступ к разнообразным образовательным ресурсам, включая видео, статьи и интерактивные задания, что расширяет горизонты обучения [3].

В завершение стоит рассмотреть некоторые работы, посвящённые применению искусственного интеллекта в образовательном процессе, которые показывают эффективность применения ИИ.

В 2023 году Видовой Т.А. в соавторстве с Романовой И.Н. в журнале «Образовательные ресурсы и технологии» была опубликована статья «Возможности применения технологий искусственного интеллекта в образовательном процессе». В которой рассматриваются направления использования ИИ, преимущества, механизмы и риски, связанные с внедрением искусственного интеллекта в образование. Авторы в результате проведенного исследования приходят к выводу, что совершенствование образовательной деятельности, а именно внедрение ИИ, подразумевает не только улучшение процесса обучения, но и оптимизацию учебно-воспитательных процессов. Авторы прогнозируют, что следующим этапом развития современного образовательного пространства на базе ИИ должна стать интеграция локальных образовательных пространств отдельных территорий, регионов, стран и их объединений в мировое образовательное пространство. При этом должна быть принята во внимание ментальность субъектов образования и особенности образовательных систем российского государства [2].

Также в 2023 году Блохин Е.В. публикует статью «Искусственный интеллект в образовании: современные тенденции и перспективы». В статье рассматриваются основные тенденции и перспективы, а также риски внедрения искусственного интеллекта в современное образование. Автор анализирует актуальность данной технологии и показывает примеры применения ИИ-технологий в образовательном процессе. Автор утверждает, что использование искусственного интеллекта в образовании предлагает значительные возможности для улучшения качества образования, расширения доступности и инноваций в образовательных подходах. Однако, необходимо проявлять осторожность в отношении к использованию ИИ, учитывая этический аспект и аспект безопасности, а также необходимость обеспечения бедных субъектов и инклюзивного образования в процессе. Важно развивать соответствующие регулятивные меры, стандарты и нормативы, чтобы гарантировать эффективное и ответственное использование ИИ в образовании.

В заключении Блохин Е.В. подчеркивает, что использование искусственного интеллекта в образовании предлагает значительные перспективы и вызовы. Правильное использование ИИ может привести к более эффективному, доступному и инклюзивному образованию. Дальнейшие исследования и разработки в области использования ИИ в образовании будут иметь важное значение для определения лучших практик и применения технологий ИИ в образовательных контекстах [1].

Лабутина М.В., Маскаева Т.А., Чегодаева Н.Д., Ковшова А.А., Косолапова П.М. в статье «Применение интерактивных технологий на уроках общей биологии» говорят об экспериментальной проверке эффективности применения интерактивных технологий на уроках общей биологии при изучении эволюционного материала. Исследование показало, что использование интерактивных методов обучения способствовало повышению уровня учебной мотивации и познавательного интереса на уроках биологии [4].

Таким образом, использование игровых технологий с искусственным интеллектом на уроках биологии открывает новые возможности для преподавания и обучения. Эти инновационные подходы не только делают процесс обучения более интересным и интерактивным, но и способствуют глубокому пониманию биологических концепций. Внедрение таких технологий в образовательный процесс может значительно повысить качество образования и подготовить студентов к вызовам современного мира.

Список использованной литературы

 

1. Блохин Е.В. Искусственный интеллект в образовании: современные тенденции и перспективы [Текст] / Е.В. Блохин // Научное Образование. – 2023, № 4. – С. 1-3.

2. Видова Т.А., Романова И.Н. Возможности применения технологий искусственного интеллекта в образовательном процессе [Текст] / Т.А. Видова., И.Н. Романова // Образовательные ресурсы и технологии. – 2023, № 1 (42). – С. 27-35.

3. Инновационных методов обучения (руководство + примеры) на 2024 г. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://ahaslides.com/ru/blog/15-innovative-teaching-methods/ (дата обращения: 06.03.2025)

4. Лабутина М.В., Маскаева Т.А., Чегодаева Н.Д., Ковшова А.А., Косолапова П.М. Применение интерактивных технологий на уроках общей биологии [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://science-education.ru/article/view?id=33001&ysclid=m9ltp9lu4173856141 (дата обращения: 06.03.2025)

Опубликовано: 03.10.2025