Лебедева М. Б.

СПб ЦОКО и ИТ

г. Санкт-Петербург


Проектирование уроков с применением нейросетей: новые возможности для обучения


В статье рассмотрены преимущества и ограничения использования нейросетей в образовательном процессе. Подчеркнуто, что применение нейросетей нельзя запретить, поэтому важно искать те возможности для более результативной организации образовательного процесса, которые они предоставляют.


Lebedeva M.

Center for Assessment of the Education’s Quality

and Information Technologies

Saint-Petersburg, Russia


Designing lessons using neural networks: new learning opportunities


The article discusses the advantages and limitations of using neural networks in the educational process. It is emphasized that the use of neural networks cannot be prohibited, therefore it is important to look for the opportunities that they provide for a more effective organization of the educational process.



Искусственный интеллект (ИИ) с каждым днём всё решительнее входит в нашу жизнь: компьютеры научились рисовать картины, создавать музыку, компилировать видео, писать вполне логичные тексты, создавать презентации. Искусственный интеллект очень важен для системы образования, он способен ускорить развитие социальных навыков и метапредметных умений у обучающихся [3].

Нейросети – подмножество искусственного интеллекта, они моделируют структуру человеческого мозга и используются для обработки сложных наборов данных [4]. Сейчас наблюдается бум в их развитии.

Для системы образования нейросети также очень важны [1, 3]. Они могут сэкономить время педагогов при поиске и создании учебных материалов, развить новые навыки работы с информацией как у учителей, так и у учащихся. Нейросети в образовании могут играть роль интеллектуальных тьюторов, специальных интеллектуальных компьютерных программ.

Нейросети в образовании могут быть использованы педагогами для решения большой группы задач:

● создания и последующей автоматической проверки заданий и тестов;

● создания индивидуальных учебных планов и персонализированной образовательной среды, которая будет адаптироваться к потребностям каждого обучающегося;

● разработки новых методик обучения; создания новых форм обучения, интерактивных образовательных приложений, виртуальных классов, образовательных игр и симуляторов;

● анализа результатов обучения и эмоционального состояния обучающихся;

●формирования мотивации обучающихся: нейросети могут создавать интерактивные учебные материалы, которые могут увлечь и заинтересовать;

● создания онлайн-курсов и дистанционных программ обучения, которые могут быть доступны обучающимся в любом месте и в любое время;

● разработки специальных обучающих программ, помогающих формировать критическое мышление.


Не менее важны нейросети и для учащихся, поскольку опыт их применения в учебной деятельности поможет обучающимся подготовиться к жизни в обществе, где нейросети будут играть очень важную роль.

В образовательном процессе могут быть использованы разные виды нейросетей (рис.1). 

lebedeva-1-2024

Рис. 1 – Виды нейросетей для использования в обучении

 

Проанализируем их возможности и ограничения в образовательном процессе, используя SWOT анализ (рис. 2).

lebedeva-2-2024

Рис. 2 – Возможности и ограничения использования нейросетей

 

Какие новые образовательные результаты могут быть получены при использовании нейросетей рассмотрим на примере проектирования конкретного урока (таблица 1).

Таблица 1

Урок

Комментарии

Физика

“Атмосферное давление”, 7-ой класс

По теме “Атмосфера, атмосферное давление” учащиеся имеют достаточно большой объем базовых знаний, поскольку вопросы, связанные с атмосферой, изучалась в курсе географии, есть знания из обыденной жизни.

Тип урока: Урок развивающего контроля, основанного на идее оценивания как обучения

Учащиеся на таком уроке сами ставят перед собой цели, а затем оценивают достигнутые результаты и делают выводы о том, что нужно делать дальше, осваивая учебный материал

Этапы урока:
1. Тестирование;
2. Работа с ментальной картой с серией вопросов, на которые нужно найти ответы;
3. Работа над генерацией текстов (формирование запросов, получение информации, определение достоверности информации и др.);
4. Подбор иллюстраций для сопровождения сгенерированных текстов;
5. Представление информации классу;
6. Заполнение рефлексивной таблицы

Урок можно построить с использованием этапов технологии развития критического мышления: вызов, реализация смысла, рефлексия.

На этапе вызова происходит тестирование по теме урока и учащиеся понимают, что их знания по теме являются неполными и ограниченными. По результатам тестирования, анализируя свои результаты, учащиеся заполняют первые две позиции таблицы ЗХУ (знаю, хочу узнать, узнал).

 

На этапе реализации смысла учащиеся в составе малых групп работают с нейросетями, которые генерируют тексты и изображения, на основании промптов, составленных командами. Каждая группа рассматривает один из вопросов, представленных на ментальной карте (рис. 3).

Обучающиеся  анализируют полученную информацию, сравнивают ее с другой из учебника или образовательной платформы, систематизируют информацию и дополняют ментальную карту.

 

На рефлексивном этапе происходит представление информации классу, ответы на вопросы, заполнение третьей позиции таблицы ЗХУ (знал, хотел узнать, узнал)

Планируемый результат

Формирование важного метапредметного умения: работа с информацией

Такой урок прежде всего направлен на понимание основных правил и принципов работы с информацией (способы нахождения, систематизации и структурирования, определения достоверности, роль нейросетей в нахождении информации).


Одним из основных результатов уроков с использованием нейросетей являются новые подходы к контролю усвоения материала и оцениванию учебных достижений обучающихся. Оценивание пронизывает все этапы урока и ориентировано не на выставление оценки, а на формирование у учащихся метапредметных знаний о способах оценивания (таблица 2). С необходимостью оценивания и самооценивания обучающиеся будут сталкиваться на протяжении всей своей жизни. Приобретение знаний о сути и возможных способах оценивания в этой связи очень важно.

Таблица 2

Этап урока

Оценивание: что оцениваем, какие выводы делаем

Вызов

Результаты работы с тестом: какие допущены ошибки; почему они допущены, как их исправить

Реализация смысла

Анализ и оценивание информации, полученной с использованием нейросетей, критериальная оценка достоверности и полноты информации

Рефлексия

Анализ приращения знаний к концу урока по сравнению с его началом, вывод, что узнали и чему научились, какие возникли проблемы


Важно также чтобы на уроке было средство, которое позволяет сначала правильно определить направления поиска информации и сформулировать хорошие промпты, а потом систематизировать и структурировать информацию, полученную с использованием нейросетей. Это можно делать с использованием, например, ментальных карт (рис. 3).

lebedeva-3-2024

Рис. 3 – Ментальная карта

 

Удобство ментальной карты в том, что с ее помощью можно проследить, как развились знания учащихся в ходе урока, каково приращение знаний. А это также важный аспект оценивания.

Основные педагогические эффекты использования нейросетей в образовательном процессе:

● более активное вовлечение обучающихся в образовательный процесс за счет использования разных видов самостоятельной работы;

● приобретение обучающимися и педагогами важных навыков работы с информацией, таких как структурирование, сравнение, определение достоверности;

● повышение образовательной мотивации;

● акцент не на заучивание конкретной информации, а на обучение правилам работы с ней;

●реализация новых подходов к контролю и оцениванию в образовательном процессе, использование формирующего, включенного оценивания, переход к концепции «оценивание как обучение» (рис. 4). 

lebedeva-4-2024

Рис. 4 – Современная пирамида оценивания

 

Сегодня использование нейросетей в учебном процессе вызывает скорее опасение и негативную оценку. И это во многом связано с тем, что у учителей пока нет необходимого опыта организации образовательного процесса с нейросетями. Но это явление временное, в ближайшей перспективе нейросети станут неотъемлемой частью образовательного процесса.

Нейросети смогут стать важным инструментом для оптимизации и индивидуализации процесса обучения, позволяя учителям сосредоточиться на улучшении результативности обучения и успеваемости учащихся.

Нейросети уже сейчас могут помочь в создании персонализированных учебных материалов, которые учитывают индивидуальные потребности и предпочтения учащихся. В перспективе эта роль нейросетей в образовательном процессе будет возрастать.

Нейросети в будущем смогут анализировать данные об успеваемости учащихся (как в целом, так и на отдельном уроке) и давать рекомендации учителям по улучшению уроков и методов обучения.

Таким образом, нейросети постепенно будут становиться все более значимым средством проектирования уроков и других образовательных мероприятий.

 

Литература:

1. Искусственный интеллект в онлайн-образовании: чем нейросети могут быть полезны методистам. [Электронный ресурс]. URL: https://netology.ru/blog/08-2023-edtech-ai (дата обращения: 22.01.2024).

2. Проверка знаний: методология и подходы. Журнал EduTech. Сберуниверситет. N3 (48), 2022. [Электронный ресурс]. URL: https://sberuniversity.ru/edutech-club/journals (дата обращения: 22.01.2024).

3. Хабибуллин, И. Р. Актуальность использования нейросетей в образовательных целях / И. Р. Хабибуллин, О. В. Азовцева, А. Д. Гареев. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2023. — № 13 (460). — С. 176-178. — URL: https://moluch.ru/archive/460/101127/ (дата обращения: 22.01.2024).

4. Чат-боты и искусственный интеллект в обучении: конец живого общения? Журнал EduTech. Сберуниверситет. N6 (18), 2018. [Электронный ресурс]. URL: https://sberuniversity.ru/edutech-club/journals (дата обращения: 22.01.2024).

вопросы и комментарии: