02 августа 2024 года

ИИ-технологии в современном обществе:

сбалансированный подход к развитию системы образования

Мировое сообщество активно использует ИИ-технологии в разных сферах деятельности. Теперь и в системе образования опявляются сервисы, которые используют ИИ для организации учебного процесса и генерации контента.

Международная практика применения ИИ-технологий основана на принятии некоторых ограничений ради безопасности общества. Поскольку в Республике Казахстан система образования проходит этап интеграции ИИ в информационную систему, МАИН активно включается в работу поиска эффективных и безопасных решений для достижения этой цели.
Источник публикации:
Международная академия информатизации
г. Алматы, 2024 г.

Копирайт
Ссылка на статью обязательна
Авторы статьи
  • Алексей Цеховой
    Профессор Satbayev University, д.т.н., президент СПМРК, академик и вице-президент МАИН
  • Фёдор Голиков
    SCPM, IPMA Level A, PMI PMP, чл.-корр. МАИН
  • Евгений Куриленко
    исследователь в области кибернетики, чл.-корр. МАИН
Для прочтения текста статьи, пожалуйста, нажмите на оглавление.
Для удобства работы с текстом разделы можно разворачивать и скрывать.
1. Искусственный интеллект — важное преимущество в развитии системы образования.
Основные положения

Высокие темпы роста интеллектуального потенциала общества и снижение дефицита специалистов остаются приоритетными социально-экономическими задачами. Общество не может изменить или нарастить мгновенно свои знания и навыки, реагируя на все научные и технологические прорывы. Требуются годы для достижения положительных эффектов от изменений в системе образования. Неизменными пока остаются только проблемы мотивации и качества знаний обучающихся, которые занимают значительное место в перечне важных задач развития для систем образования многих стран. Поэтому эффективная и быстрая интеграция знаний в практическую деятельность пока удаётся далеко не в каждой системе образования. Это объясняет консервативный подход к развитию систем образования, ведь в противном случае всё может перепутаться в разных отраслях деятельности.


Но существует и прогрессивная модель развития систем образования. XX век запомнился информатизацией во всех областях деятельности общества, ускорив развитие экономики государств в разы. Изменились бюрократические процессы, повысился уровень контроля, мониторинг разного вида достижений вышел на новый уровень. В XXI веке переход к цифровизации отраслей и государственных систем управления сформировал уникальные клиент-ориентированные подходы для предоставления доступа к услугам, ускорив уже процессы развития самого общества.


Эти новые технологии ранее оказывали влияние на саму отрасль образования, то есть на отдельную социально-экономическую область, в которой осуществляется просветительская и учебно-воспитательная деятельность. Но требования общества к образованию меняются в условиях информационной доступности. Вполне ожидаемо, что следующий шаг повсеместного внедрения ИИ-технологий потребует более глобальных изменений - создание отдельной образовательной индустрии, в которой будет осуществляться производство всех форм контента и электронных образовательных услуг, а также будет функционировать разнородная среда из государственных и частных организаций для получения образования и аттестации в течение всей жизни.


Появление такой образовательной индустрии упростит взаимодействие с системой образования для каждого гражданина, поскольку расширятся возможности изменить или улучшить результаты образовательной деятельности, получить дополнительное образование, повысить квалификацию или получить другую специальность в комфортных условиях без отрыва от производства. Для государства это важные вопросы повышения интеллектуального потенциала общества, который ведёт к экономическим и политическим успехам страны.


Технологический подход к трансформации образовательной отрасли в образовательную индустрию заложен в последовательном совмещении трёх важных процессов: информатизации, цифровизации и внедрения ИИ-технологий. Таким образом, формируется цифровая платформа образования, которая обеспечит три важных уровня управления на основе обратной связи:

  1. Доступность образовательных услуг.
  2. Мониторинг образовательных результатов.
  3. Преобразование данных состояния системы образования в полезную востребованную форму управленческой модели.

В настоящем докладе термин «Искусственный интеллект» обозначает компьютерную систему из устройств и программного обеспечения, которая способна обучаться, распознавать и выполнять задачи. Как правило, специализированная ИИ-технология управляется централизовано и является закрытой моделью, как, например, управление роботизированной линией производства автомобилей. Мы же будем рассматривать случай, когда ИИ контактирует для обучения с окружающим миром в виде модели с обратной связью, к которым относятся цифровые платформа системы образования.


Главное отличие искусственного интеллекта от естественного заключается в его технической природе. Нашим интеллектом движут потребности организма в рамках адаптации к окружающей среде и изменениям в обществе. Деятельность искусственного интеллекта основана на запросах и воссоздаваемых алгоритмах для выполнения таких запросов. Это различие тревожит фантастов, когда они описывают будущее человечества, применяющего ИИ в разных видах своей деятельности. Но современные учёные и политики разных стран выступают за регулирование отношений между человеком и машиной на фоне стремительного развития технологий. Так, с первого августа 2024 года в Евросоюзе принят первый в мире закон, который определяет правила использования систем с ИИ-технологиями и классифицирует их по уровню риска, а Еврокомиссия создаёт новый орган по соблюдению норм такого закона.

2. Исследование МАИН: Проблемы технологий и общества.
Определение решения и проблем его реализации
Принято считать, что польза от информационных технологий заключается в конечных результатах обработки и хранения информации, которые выполняются быстро с большими объёмами данных в масштабах всей планеты. Например, измерения успеваемости обучающихся на разных этапах образовательного процесса автоматизируют управление качеством образования. Но в этом случае важно обратить внимание на то, что такой результат уже запланирован в заданной форме и существует до того, как начнётся вычислительный процесс. Другими словами, учителя и руководители до начала измерений ограничены в формах, показателях и графиках. Результаты таких измерений отображаются уже после того, когда определённый этап обучения завершён и решения будут приняты для этого этапа только на следующий год и для другой группы обучающихся.

Такую выгоду от использования информационной технологии можно представить, как возможный потенциал вычислительного процесса, заданный заранее разработчиком. Конечно, если если информационная технология содержит ошибки, то она нанесёт некий вред. Но, если информационная технология идеальна, то выгода от результата будет ограничена актуальностью его получения. При этом, конечная выгода владельцем (правообладателем) информационной технологии будет получена в любом случае, не зависимо от достигнутого результата пользователем, поскольку сам вычислительный процесс воспроизведён и данные обработаны.

Приобретение любой информационной технологии влечёт за собой изучение необходимых инструкций от производителя, чтобы выполнять правильные последовательности работ с данными для достижения ожидаемого результата. Это требует дополнительного количество времени, чтобы разобраться и усвоить нужный объем знаний из всего количества инструкций. Кроме того, нередко требуется приобретение дополнительного оборудования, чтобы обеспечить информационной технологии нужные условия. И эти затраты также соотносятся с актуальностью получения результата на этапе выбора информационной технологии.

Создаётся противоречивая ситуация, в которой влияние на результат применения информационной технологии пользователь оказать не может, потому что изначально такие условия самостоятельно создать не возможно. В конечном итоге требуется доработка, затем другая, а потом и трансформация всей информационной системы, потому что автоматическое изменение выполняемой компьютерной программы просто не предусмотрено компьютерной технологией. Таким образом, меняющиеся задачи снижают полезность информационных технологий. Всё это ставит пользователя в сложное положение, ведь автор-производитель стал по сути совладельцем данных контролируемого им вычислительного процесса и получил свои выгоды от информационной технологии, его задача выполнена. Примером могут служить масштабные сбои информационных систем, которые делают данные миллионов людей и предприятий заложниками кризиса вычислительного процесса, парализуя всю их деятельность.

Преодолеть противоречия между правообладателем и пользователем необходимо уже сегодня, потому что огромное количество данных загружены в информационные системы и активно используются вычислительными процессами. Каждый пользователь стремится получить весь потенциал информационных технологий и оставаться хозяином своих данных, который не только разрешает их обработку, но и может в любое время потребовать результаты такой обработки. Такое противоречие уже можно разрешить с помощью ИИ-технологий, обеспечив свободу вычислительному процессу на этапе коммуникаций с пользователем, чтобы общение пользователя с машиной без постороннего вмешательства могло изменить вычислительный процесс.

Взаимодействие пользователя с цифровой образовательной платформой также не должно напрямую зависеть от действий педагога или специалиста системы образования, как это организовано сейчас. Персональные данные необходимо защитить и сформировать персонализированный цифровой объект на базе ИИ-технологии в виде цифровой личности для организации доступа к любым результатам услуг системы образования, чтобы запрашивать и накапливать данные без необходимости вмешательства других участников образовательного процесса. Тогда любой автор-производитель информационной системы или информационной технологии будет просто обязан предусмотреть предоставление результатов по запросу такой цифровой личности, чтобы обеспечить доступ к своим информационным технологиям. Образовательная индустрия может предоставить пространство для существования такой возможности в виде отдельной информационной системы для обработки результатов вычислительных процессов цифровой личности. Уже существуют множество популярных IT-решений в области обеспечения безопасности цифровых паспортов, нужно сделать следующий шаг к формированию независимой безопасной системы идентификации цифровой личности. Для этого предстоит внимательно рассмотреть три проблемы, которые создают препятствия на пути в цифровое будущее.

Первая проблема правовая. Цифровая личность (набор персональных данных и характеристик пользователя), воссоздаваемая ИИ-технологией, не может рассматриваться действующим законодательством как самостоятельный объект, потому что программное обеспечение сервера не предоставляет «гражданство» такой цифровой личности. Все положения, описывающие права пользователя такой цифровой личности будут, скорее, требованиями к эксплуатации, но никак не регулированием взаимоотношениями людей и информационных систем. Все информационные системы пока являются продуктами их производства и для внедрения ИИ-технологий нужны новые правила взаимодействия с пользователем. Кроме того, норм и критериев нарушений компьютеров против компьютеров пока просто не существует, а это влечёт за собой значительные пробелы в безопасности таких взаимодействий при возникновении конфликта между вычислительными процессами по приоритету доступа к данным или их предоставления.

Вторая проблема заключается в понимании современных вычислительных процессов. Все они зависят территориально и экономически от производственных условий, что явно указывает на ограничение предоставления услуг в рамках законодательства конкретных стран. Требуется новый вид информационного пространства, некая свободная территория в виртуальном мире для загрузки данных обучения ИИ и данных цифровой личности.

Третья проблема связана с тем, чтобы обеспечить гарантии свободного доступа владельца к своей цифровой личности и связанной с ней данными. Это область отношений человека и машины напрямую касается всех видов ограничений между реальностью и цифровой платформой.

Эти проблемы стали основанием для продолжения исследования использования самостоятельных цифровых платформ на базе ИИ-технологий. Ведётся работа над созданием свободного защищённого вычислительного пространства, признаваемого нейтральным на международном уровне для обеспечения коммуникаций цифровой личности с другими информационными системами.

3. Проблемы и способы применения машинного диалога ИИ в образовании
Изучение условий реализации
Когда речь идёт о внедрении ИИ в систему образования, педагогическое сообщество неоднозначно оценивает результаты такой реформы. Традиционная передача знаний от учителя к ученику пока не имеет альтернатив, потому что это является особенностью нашего вида. Известны факты, когда дети воспитывались дикими животными или подвергались чрезмерному влиянию технических средств, к которым относятся телевидение в прошлом веке или персональные гаджеты и сеть Интернет а наше время. Сложности коммуникаций в обществе у таких детей сильно затрудняют реализацию их возможностей и получение необходимых средств для комфортной жизни. Большинство детей, которые получают знания и воспитываются в традиционных системах образования, в целом успешны и соответствуют ожиданиям общества.

Используя ИИ-технологии в образовательном процессе важно не перейти разумную грань. Мировая практика в области создания систем с искусственным интеллектом таких гигантов, как Microsoft, OpenAI, Google показывает, что современный ИИ в отношении с человеком — это только помощник. Такая технология из-за этических и правовых особенностей не может выступать самостоятельной базой для передачи знаний. ИИ-решения пока не готовы полноценно заменить человека в силу своей обязательности исполнения запроса. Это связано с тем, что ИИ обязательно будет отвечать или вести диалог, даже если для этого некоторые факты будут изменены или нарушены важные нормы предоставления информации.

Казахстан пока рассматривает ИИ в качестве цифрового инструмента наряду с программным обеспечением для редактирования текста, графики или таблиц. Но в профессиональном сообществе системы образования Казахстана существует позиция о необходимости подтверждения полученных компетенций учащимся самостоятельно. В мире также пока придерживаются традиционного подхода к образованию. Например, Техасский университет признал в 2023 году генерацию работы студентов популярной ИИ-платформой обычным мошенничеством. В КНР в 2023 году даже появился законопроект, который планирует запретить допуск к защите дипломных работ, написанных при помощи ИИ,

ИИ-технологии прочно входят в повседневную жизнь общества. Самыми популярными способами использования ИИ-технологий пока остаются генерация контента, мониторинг и формирование дашбордов в управлении, координация в различных сферах от логистики до биржевых процессов. В системах образования разных стран, по информации учебных заведений, применение ИИ-технологий наиболее популярны в следующих случаях (представлены некоторые популярные способы применения):

  1. Помощь в получении быстрого ответа. Используется обучающимися школ и студентами для получения нужной информации в процессе обучения и выполнения заданий. В частности, ИИ платформы используются для полновесного генерирования самостоятельных и дипломных работ.
  2. Доступ к материалам обучающего курса. На некоторых образовательных платформах контент имеет низкое качество и может быть реализован в формате изображений низкого качества, что затрудняет поиск и цитирование некоторых разделов. Поэтому обучающиеся обращаются к ИИ за текстовой версией материала.
  3. Дополнительное образование. ИИ-платформы хорошо структурируют обучающий материал и могут выдавать его в диалоговом режиме. Например, можно запрашивать объяснения в графической и текстовой форме, любые по сложности задания.
  4. Персонализация образовательного процесса. ИИ-технологии могут приспособить учебный курс под индивидуальные потребности, включив в него различные дисциплины с необходимым количеством тематик. Например, добавив в курс квантовой физике дополнительные темы по высшей математики для расчёта вероятностей.
  5. Разработка и актуализация образовательного контента. Педагоги сегодня уже используют ИИ-технологии для создания презентаций и наглядных материалов занятий.
  6. Организация виртуальных занятий. Некоторые платформы уже обеспечивают согласование времени занятий и контроль посещаемости. Кроме того, в ходе занятия разрешаются различные проблемы в вопросах подключения участников.
  7. Разработка и использование КИМов. ИИ-технологии хорошо работают с любыми структурами данных, поэтому, после небольшого обучения, могут использовать заданные критерии для построения заданий и тестов с учётом сложности и других параметров.
  8. Разработка и внедрение методов мониторинга образовательной статистики и управления организацией образовательного процесса. Широкое применение ИИ-технологии нашли в моделировании методов управления. Разработка и тестирование инструментария мониторинга упрощается, благодаря свойству обучаемости в ИИ-технологиях. При доступе к базе НПА ИИ-ассистент может предлагать различные варианты при получении тех или иных показателей образовательной статистики для менеджеров, что серьёзно влияет на снижение системных и локальных рисков.
4. Интеграция ИИ-технологий в образовательный процесс
Подходы к интеграции ИИ-технологий
Главное условие использование ИИ-технологий в образовательном процессе — это использование образовательных проектов. Это создаёт необходимую среду для сетевого управления образовательным процессом и возможности для контроля достижений обучающихся. Самый известный пример такого подхода — это STEAM образование, популярное во всём мире.

Образовательный проект в данном контексте — это метод учебной деятельности, в ходе которого учащиеся самостоятельно или в группах исследуют определенную тему, решают конкретные задачи или создают продукты, применяя полученные знания и навыки. Цель такого проекта — углубленное освоение учебного материала через практическую деятельность, развитие навыков критического мышления, планирования и сотрудничества.

  1. Проектный подход в образовательной деятельности важен по многим причинам. Наиболее известная из них — целеполагание и ориентирование на конкретный результат в виде конкретного образовательного достижения. Кроме этого существует ряд других значимых эффектов:Глубокое усвоение материала: Образовательные проекты требуют от учащихся активного участия и самостоятельного изучения, что способствует более глубокому пониманию и усвоению учебного материала.
  2. Развитие практических навыков: В процессе работы над проектом учащиеся развивают важные навыки, такие как исследование, анализ, планирование, управление временем, решение проблем и презентация результатов.
  3. Интеграция знаний из разных областей: Проекты часто требуют применения знаний из разных предметных областей, что способствует междисциплинарному подходу к обучению и позволяет учащимся видеть связь между теоретическими знаниями и их практическим применением.
  4. Развитие коммуникативных и социальных навыков: При работе в команде учащиеся учатся эффективно общаться, сотрудничать, распределять обязанности и разрешать конфликты. Эти навыки важны как для академического, так и для профессионального роста.
  5. Персонализация обучения: Образовательные проекты позволяют учитывать индивидуальные интересы и способности учащихся, давая им возможность выбирать темы и направления исследований, что повышает мотивацию и вовлеченность в учебный процесс.
  6. Креативность и инновации: Работая над проектами, учащиеся могут проявлять творческий подход, разрабатывать оригинальные идеи и решения, что способствует развитию инновационного мышления.
  7. Оценка и рефлексия: Проекты предоставляют возможности для формирующего оценивания, где учащиеся получают обратную связь на разных этапах работы, что помогает им улучшать свои навыки и результаты. Рефлексия по завершению проекта способствует осмыслению проделанной работы и осознанию полученного опыта.

  1. Самые популярные примеры образовательных проектов в общем среднем образовании в разных странах:Научные исследования. Учащиеся проводят исследования по выбранной теме, собирают и анализируют данные, делают выводы и представляют результаты в форме доклада или статьи.
  2. Проектные работы. Например, создание модели или макета, разработка приложения, написание эссе или создание видеопрезентации.
  3. Социальные проекты. Учащиеся разрабатывают и реализуют проекты, направленные на решение социальных проблем, например, экологические инициативы, волонтерские программы и т.д.
  4. Культурные и исторические исследования. Изучение культурного наследия, проведение экскурсий, организация выставок и презентаций по изучаемым темам.

На сегодняшний день ИИ-технологии широко используются для образовательных платформ. В таблице собраны известные системы обучения с применением ИИ в роли организатора процесса и образовательных проектов, источника знаний, тренеров или ассистентов.


Платформы, описание и их функционал

Coursera
Предлагает онлайн-курсы, специализации и степени от ведущих университетов и компаний по всему миру.
Персонализированные рекомендации курсов, адаптивное обучение, автоматизированные проверки заданий и анализ учебного прогресса.
Khan Academy
Бесплатная образовательная платформа, предлагающая курсы по математике, наукам, искусству и гуманитарным наукам.
Персонализированные учебные пути, адаптивные упражнения, автоматическая оценка и рекомендации для улучшения навыков.
Duolingo
Приложение для изучения языков, предлагающее интерактивные уроки по множеству языков.
Персонализированные учебные планы, адаптивные задания, система повторения слов и фраз на основе уровня знания учащегося.
Edmodo
Социальная учебная платформа для учителей, студентов и родителей.
Анализ учебных данных, персонализированные рекомендации, инструменты для мониторинга прогресса учащихся и адаптации учебных материалов.
Socratic by Google
Приложение, которое помогает студентам с выполнением домашних заданий и изучением различных предметов.
Анализ вопросов с помощью ИИ, предоставление пошаговых объяснений и рекомендаций по учебным материалам.
Carnegie Learning
Платформа, предлагающая учебные решения по математике для школ.
Адаптивные учебные планы, персонализированные упражнения и задания, анализ данных для улучшения успеваемости учащихся.
Smart Sparrow
Платформа для создания адаптивных курсов и обучения в реальном времени.
Инструменты для создания интерактивного и адаптивного контента, анализ данных для персонализации учебного процесса.
DreamBox Learning
Платформа для изучения математики для учеников начальной и средней школы.
Адаптивное обучение, персонализированные рекомендации, анализ данных для мониторинга прогресса учащихся.
Sonetplan
Платформа для планирования и контроля достижения результатов
Координация участников, воспроизведение учебного курса, сертификация и анализ данных.


В рамках таких платформ использование ИИ-технологий не заменяет педагога, а усиливает его возможности, позволяя ему более эффективно организовывать учебный процесс, персонализировать обучение и обеспечивать высокое качество образования. Рассмотрим основные профессиональные направления, которые будут востребованы в системе образования при интеграции ИИ-технологий в образовательные платформы:

  • Куратор и наставник. Педагог выступает в роли наставника, помогая ученикам ориентироваться в учебном процессе, предоставляемом ИИ-платформами. Он направляет учащихся, поддерживает их мотивацию и помогает справляться с трудностями.
  • Интегратор технологий. Педагог выбирает и адаптирует ИИ-технологии в зависимости от нужд своих учеников и учебной программы. Он интегрирует цифровые платформы в учебный процесс, обеспечивая гармоничное сочетание традиционных методов и современных технологий.
  • Аналитик данных. Педагог анализирует данные, предоставляемые ИИ-платформами, чтобы оценивать прогресс учеников, выявлять их сильные и слабые стороны и своевременно корректировать учебный план.
  • Координатор обучения. С помощью ИИ-платформ педагог может более эффективно персонализировать обучение, предлагая каждому ученику индивидуальный учебный маршрут и задания, соответствующие их уровню знаний и темпу обучения.
  • Разработчик учебных материалов. Педагог создает и адаптирует учебные материалы, используя возможности ИИ-технологий для разработки интерактивного и адаптивного контента, который делает обучение более увлекательным и эффективным.
  • Менеджер учебного процесса. Педагог организует учебный процесс, используя ИИ-платформы для управления учебными занятиями, планирования уроков и распределения учебных заданий. Это помогает ему более эффективно управлять временем и ресурсами.
  • Обратная связь и поддержка. Педагог предоставляет обратную связь на основе данных ИИ-платформ, помогает ученикам осмыслить их успехи и ошибки, поддерживает их в процессе обучения и направляет к достижению учебных целей.
  • Этический наставник. Педагог обучает учеников этическим аспектам использования ИИ и цифровых технологий, подчеркивая важность ответственности, приватности и безопасности в цифровом мире.
5. Заключение
Подведение итогов
Интеграция ИИ-технологий в образовательный процесс неизбежна, поскольку это соответствует ожиданиям общества. В будущем образовательные платформы на базе ИИ-технологий повсеместно будут использоваться для организации образовательного процесса в течение всей жизни и обретут функции персонального помощника в получении новых компетенций и отдельных знаний.

В наше время важно согласованно обеспечить условия интеграции ИИ-технологий на всех уровнях системы образования. Нужно решить проблемы доступности персональных данных для цифровой личности, которая будет использоваться всеми образовательными сервисами на базе ИИ-технологий, накапливая данные и выполнения задач координация пользователя по примеру UNIPRADE-систем. Предстоит рассмотреть границы использования ИИ-технологий в образовательном процессе, чтобы не утратить способности к развитию важных индивидуальных качеств обучающихся.

Для эффективного использования ИИ-технологий в образовательном процессе предстоит активно внедрять образовательные проекты в повсеместной практике педагогов. Для этого нужно ориентироваться на проектный подход на всех уровнях системы образования и формировать необходимые стандарты и методологии.

Уже сейчас на базе Национального центра повышения квалификации «Өрлеу» нужно приступить к пересмотру и формированию перечня компетенций работников образования в сфере цифровизации и ИИ-технологий, чтобы обеспечить предстоящие задачи интеграции.

МАИН ведёт исследования и активную работу в направлении ИИ-технологий и готова выступить надёжным партнёром для всех участников системы образования по вопросам интеграции новых технологий в образовательный процесс. МАИН обладает необходимыми лабораториями и мощностями, научным потенциалом для содействия решению всех выше перечисленных проблем.

ПАРТНЕРЫ
Если вы хотите стать партнером клуба в даной тематике, свяжитесь с нами, мы обсудим детали.


Правообладатели

Все фотографии и тексты принадлежат их владельцам, все права защищены