Перспективы применения искусственного интеллекта на уроках информатики в школе

Автор: Полещук Сергей Иванович

Организация: ГБОУ школа №482 Выборгского района

Населенный пункт: г.Санкт-Петербург

Искусственный интеллект (ИИ) уже давно вышел за рамки научной фантастики и стал неотъемлемой частью нашей повседневной жизни. От голосовых помощников до сложных систем анализа данных – технологии ИИ проникают практически во все сферы деятельности человека. Образование также не остается в стороне от этих изменений. Включение элементов искусственного интеллекта в школьную программу позволяет учащимся лучше понимать современные технологические тренды и развивать навыки, необходимые для успешной карьеры в будущем.

 

В данной статье рассмотрены возможности применения искусственного интеллекта на уроках информатики и во внеурочной деятельности в российской школе, а также выделены преимущества и вызовы, связанные с внедрением таких технологий в образовательный процесс.

 

Что такое искусственный интеллект?

Прежде чем перейти к обсуждению использования ИИ на уроках информатики, важно дать определение этому понятию. Искусственный интеллект – это область компьютерных наук, которая занимается созданием интеллектуальных машин, способных выполнять задачи, требующие человеческого интеллекта. Это включает в себя такие способности, как обучение, рассуждение, восприятие окружающей среды и принятие решений.

 

Где в образовании уже применяется искусственный интеллект:

В наши дни в России активно внедряются десятки проектов с ИИ, они призваны сделать образование еще более доступным, эффективным и комфортным.

Например — онлайн-школа английского языка Skyeng запустила виртуального собеседника «Кешу» на основе чат-бота GPT-4. «Кеша». Цифровой помощник помогает ученикам школы в практике речи, имитируя живой человеческий диалог и помогает практиковать навыки общения на иностранном языке в разных диалоговых ситуациях.

Еще пример — сервисы с встроенным ИИ, они помогут в процессе ученикам в выборе профессий в процессе профориентации. В частности, сервис Edwica помогает старшеклассникам сориентироваться в мире современных профессий. Система анализирует данные о способностях, навыках, желаниях, знаниях, склонностях, интересах и выдаёт практические рекомендации — какое направление выбрать и какое для этого направления потребуется получить образование [5].

С 2023 года письменные работы школьников по гуманитарным предметам в рамках пилотного проекта проверяет нейронная сеть. Создатели проекта обучили машину искать грамматические, пунктуационные ошибки и даже смысловые погрешности [6].

Начиная с 2024 года сочинения, написанные школьниками в рамках ЕГЭ, централизованно проверяются с помощью нейронных сетей — о таких планах сообщал руководитель Рособрнадзора Анзор Музаев [7].

 

Перспективы применения ИИ на занятиях по информатике.

На уроках информатики ученики могут изучать различные аспекты искусственного интеллекта, начиная от основ программирования и заканчивая более сложными концепциями, такими как машинное обучение и нейронные сети. Рассмотрим несколько примеров того, как можно интегрировать ИИ в учебный процесс:

- Основы программирования и алгоритмы

Одним из первых шагов в изучении ИИ является освоение базовых принципов программирования. Ученики могут начать с написания простых программ на языке Python, который включает элементы искусственного интеллекта. Например, они могут создать простую игру, где компьютер будет принимать решения на основе определенных правил.

- Машинное обучение.

После освоения основ программирования на уроках информатики, ученики могут переходить к изучению более сложных тем, таких как машинное обучение на занятиях по внеурочной деятельности. Они могут работать над проектами, включающими классификацию изображений, распознавание речи или анализ текстов. Для этого можно использовать библиотеки, такие как TensorFlow или PyTorch, которые предоставляют готовые инструменты для создания моделей машинного обучения.

- Нейронные сети

Нейронные сети являются одним из ключевых компонентов современного ИИ. На уроках информатики школьники могут изучить основы работы нейронных сетей и попробовать создать свои собственные модели. Это может включать создание простой нейронной сети для классификации изображений или предсказания значений на основе исторических данных.

- Этика и социальные аспекты ИИ

Помимо технических аспектов, важно также обсуждать этические и социальные вопросы, связанные с использованием ИИ. Школьники должны понимать, какие риски и возможности связаны с развитием этой технологии. Обсуждения могут касаться вопросов конфиденциальности данных, предвзятости алгоритмов и ответственности за последствия их действий.

 

Преимущества внедрения ИИ в образование.

Интеграция искусственного интеллекта в уроки информатики имеет множество преимуществ:

- Развитие критического мышления. Работа с ИИ требует от учащихся аналитических способностей и умения решать сложные проблемы.

- Подготовка к будущему. Ученики получают знания и навыки, которые будут востребованы в будущем, когда ИИ станет еще более распространенным.

- Повышение интереса к предмету. Использование современных технологий делает уроки более увлекательными и мотивирует школьников к дальнейшему обучению.

- Улучшение межпредметных связей. Изучение ИИ помогает связать информатику с другими дисциплинами, такими как математика, физика и биология.

 

Вызовы и трудности

Несмотря на многочисленные преимущества, внедрение ИИ в школьное образование сталкивается с рядом вызовов:

- Недостаток ресурсов. Многие школы могут не иметь необходимого оборудования и программного обеспечения для проведения уроков по ИИ. Современные компьютеры, специализированные платформы и программное обеспечение требуют значительных финансовых вложений, которых у образовательных учреждений может не быть.

- Отсутствие квалифицированных преподавателей. Не все учителя обладают достаточными знаниями в области ИИ, чтобы эффективно преподавать эту тему. Дополнительная подготовка педагогов требует времени и средств, что может стать препятствием для быстрого внедрения новых курсов.

- Риск перегрузки учеников. Сложность некоторых концепций ИИ может оказаться слишком высокой для многих учеников, поэтому необходимо тщательно подбирать материал и адаптировать его под уровень подготовки учащихся. Чрезмерная сложность может привести к потере интереса и снижению мотивации.

Эти вызовы требуют внимательного подхода со стороны руководства школ и органов образования, чтобы успешно реализовать потенциал ИИ в обучении.

 

Практическое применение ИИ на уроках информатики.

Для эффективного изучения искусственного интеллекта на уроках информатики необходимо не только теоретически рассматривать концепции, но и предоставлять ученикам возможность практиковаться. Вот несколько идей для практических занятий:

- Создание чат-бота

Ученики могут разработать простого чат-бота, который будет отвечать на вопросы пользователей. Это позволит им понять принципы обработки естественного языка и взаимодействия через пользовательский интерфейс.

- Распознавание образов

Школьники могут создавать программы, способные распознавать объекты на изображениях. Для этого можно использовать готовые наборы данных, такие как MNIST (цифры рукописного ввода) или CIFAR-10 (изображения различных объектов).

- Прогнозирование погоды

Ученики могут собирать данные о погоде за определенный период времени и строить модель, которая будет прогнозировать погоду на следующий день. Это поможет им освоить методы регрессии и временные ряды.

- Игра в шахматы

Создание простейшей шахматной программы, которая сможет играть против пользователя, даст понимание основ поиска оптимального пути и принятия решений на основе текущих условий.

 

Роль учителя в процессе обучения

Учитель играет ключевую роль в успешном внедрении ИИ в образовательный процесс. Он должен не только обладать необходимыми знаниями, но и уметь правильно организовать занятия, учитывая индивидуальные особенности каждого ученика. Важно также обеспечить обратную связь и поддержку учеников, особенно при их работе с новыми технологиями.

 

Перспективы развития

Технологии искусственного интеллекта продолжают развиваться, и их влияние на образование будет только увеличиваться. В будущем можно ожидать появления новых учебных материалов и платформ, специально разработанных для обучения ИИ в школах. Также возможно расширение сотрудничества между школами и университетами, что позволит учащимся получать доступ к современным исследованиям и проектам.

 

Заключение

Применение искусственного интеллекта на уроках информатики представляет собой важный шаг в модернизации образовательного процесса. Оно позволяет учащимся осваивать актуальные навыки и готовиться к карьере в условиях быстро меняющегося мира. Несмотря на существующие вызовы, интеграция ИИ в школу принесет значительные преимущества как для учеников, так и для общества в целом.

 

Использованные материалы:

 

1. Домингос П. - Верховный алгоритм. Как машинное обучение изменит наш мир – 2016

2. Крон Джон,Бейлевельд Грант,Аглаэ Бассенс-Глубокое обучение в картинках. Визуальный гид по искусственному интеллекту-(Библиотека программиста(Питер))-2020

3. Журнал «Информатика и образование» №3’2024 Григорьев С. Г., Аникьева М. А. Повышение эффективности применения технологий генеративного искусственного интеллекта в образовательной деятельности.

4. Книга: «Искусственный интеллект в школе: Учебное пособие» Автор: Сидоров В.В. Издательство: Просвещение, 2020.

5. Статья – «Искусственный интеллект в образовании: плюсы и минусы, варианты применения», https://edutoria.ru/blog/post/iskusstvennyy-intellekt-v-obrazovanii-kak-ispolzovat-varianty-primeneniya

6. Статья – «Нейросеть начнет в пилотном режиме проверять сочинения школьников», https://www.gazeta.ru/tech/news/2022/12/19/19302691.shtml

7. Статья – «Проверять нейросетью нарушения на ЕГЭ будут во всех регионах России», https://www.interfax.ru/russia/926503

Опубликовано: 17.01.2025