ИИ-тьютор как часть интеллектуальных систем образования: вызовы и перспективы

ресурс https://images.app.goo.gl/zF19gcNgFf7nL4q59

Аннотация: В статье рассматриваются применение искусственного интеллекта в лице ИИ-тьютора в рамках образовательной среды, риски и преимущества такого внедрения, а также предполагаемые перспективы.

Ключевые слова: искусственный интеллект, ИИ-тьютор, образование, интеллектуальные системы обучения

Использование искусственного интеллекта в педагогике может значительно улучшить образовательный процесс и персонализировать его под каждого ученика или студента. Алгоритмы ИИ могут анализировать данные об обучающихся, исследовать их уровень знаний и понимания материала, а затем предлагать индивидуальные рекомендации и задания для заполнения пробелов в знаниях.

Искусственный интеллект также может помочь в создании и использовании виртуальных учебных сред, которые обладают иммерсивностью и могут адаптироваться к потребностям обусающихся. Такие среды дают возможность для более глубокого и интерактивного изучения материала, а также позволяют преподавателям получать всё более детальные данные о прогрессе каждого ученика.

Использование искусственного интеллекта в педагогике может привести к более эффективному и персонализированному обучению, улучшить качество образования и создать более гибкую и интерактивную учебную среду для обучающихся, однако необходимо осторожно использовать ИИ и учитывать его ограничения и потенциальные этические проблемы.

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОБУЧЕНИЯ

Интеллектуальные системы обучения (ИСО) являются одними из самых применимых в образовательной среде. Первые отголоски использования ИСО уходят в середину XX века в работу психолога Сидни Л. Пресси [Pressey S. L.]. Его обучающая машина предназначалась для обучения студентов путем ответа на серию коротких вопросов с несколькими вариантами ответов и поощрения за правильные ответы [Pressey Teaching Machine]. Сам Пресси называл свою машину “вспомогательной автоинструкцией” и считал, что обучение с помощью вопросов повышает ясность и стабильность когнитивной структуры за счет исправления заблуждений и откладывания обучения новому вопросу до тех пор, пока не произойдет такое прояснение и разъяснение [Hilgard E.R.]. Спустя почти век изучения и улучшения технологий научный мир вводит ИИ-тьюторов, другими словами, преподавателя-машину.

ИИ-репетиторы позволяют студентам получить максимальную отдачу от своего образования и дают возможность преподавателям сосредоточиться на тех областях, где они могут оказать студентам максимальную помощь [Viano A.]. Чат-боты с искусственным интеллектом могут облегчить многим самостоятельным студентам оттачивание своих навыков, углубление в интересующие их темы или изучение новых предметов в своем собственном темпе [Singer N.]. В одном из своих выступлений Билл Гейтс отметил то факт, что чат-боты с искусственным интеллектом могут предлагать полезную обратную связь по эссе, в том числе о том, как писать более четко и аргументированно. Им также был поднят весьма важный вопрос, который заключается в нагрузке преподавателей. По его мнению подобные “ИИ-коллеги” смогут помочь и так перегруженным работой учителям и ликвидировать пробелы в образовании учащихся с низким уровнем дохода во всем мире [Huddleston Jr. T.]. Другими словами, внедрение ИИ-тьюторов может решить проблему глобального масштаба, а точнее проблему равного и доступного образования.

Если вести речь о демократизации репетиторства, то ИИ может выступить в роли помощника, однако нужно принимать к сведению тот факт, что боты дают ученикам просто ответы, а не помогают им использовать навыки критического мышления [Engle J.]. ИИ может помочь репетиторству, оптимизировав часть работы, которая должна происходить за кулисами, чтобы занятия репетитора с учеником проходили гладко.  Тем не менее нужно помнить об ограничениях ИИ в качестве репетитора, в том числе о том, что он не обладает таким уровнем эмпатии и преемственности, как человеческие репетиторы [Singer N.]. Следовательно, уровень мотивации и вовлеченности может быть ниже, чем с реальным человеком.

Несмотря на это генеративные инструменты ИИ, такие как ChatGPT, Microsoft Bing CHat и Google Bard помогают студентам учиться в своем собственном темпе и предоставляют индивидуальную обратную связь [AI as a Student’s Personal Tutor]. Данные методы открывают двери к персонализированному обучению во всех смыслах этого термина. Чаще всего репетиторы идут по одному-двум учебнику, но именно ИИ-тьютор может позволить обучающемуся идти по уникальной программе, разработанной только для него.

РЕАЛИЗАЦИИ ИИ-ТЬЮТОРА

1. Китай, подготовка к экзамену Гаокао
   Гаокао – это китайский вступительный экзамен в высшие учебные заведения, который проводится в течение нескольких дней в июне каждого года и тестирует студентов по таким предметам, как китайский язык, математика, естественные науки и иностранный язык. Полученный результат используется для ранжирования и распределения студентов по университетам [Li T.]. Известно, что они используют следующие способы применения ИИ:

• Персонализированное репетиторство. Такие компании, как Squirrel AI, предлагают ученикам индивидуальное репетиторство, обещая помочь им улучшить результаты [Hao K.];
• Роботы-репетиторы. Для помощи школьникам в подготовке к сдаче экзамена Гаокао была разработаны роботы-репетиторы, управляемые искусственным интеллектом. Было показано, что эти репетиторы лучше, чем преподаватели-люди, справляются с задачей повышения результатов экзамена [Li T.];
• Участие ИИ в экзаменах. В 2017 году два ИИ-робота приняли участие в экзамене по математике на Гаокао [Gaokao, A.I. and the New Era of Education in China]. В 2023 году чат-боты с искусственным интеллектом использовались для оценки вопросов по эссе [Zou S.];
• Эффективность преподавания. ИИ используется для повышения эффективности преподавания в аудитории. Традиционное преподавание в аудитории имеет низкую эффективность, поскольку слабые стороны каждого студента различны. ИИ может помочь студентам учиться в своем собственном темпе и сосредоточиться на тех областях, где им требуется дополнительная помощь [Li T.].

Министерство образования Китая провело ряд реформ, направленных на снижение увлеченности тестированием, включая ужесточение лицензирования репетиторов. Правительство также представило ряд рекомендаций, согласно которым основное внимание должно уделяться физическому, нравственному и художественному воспитанию, а не экзаменам [Hao K.].

1. Россия, Яндекс Учебник
   Яндекс Учебник запустил бесплатную платформу со встроенным ИИ-помощником для подготовке к ЕГЭ по информатике. Она работает на базе генеративной нейросети YandexGPT. По мнению разработчиков это позволит сделать подготовку к ЕГЭ доступной и эффективной.
   На платформе есть обновленные варианты ФИПИ, задания экспертов ЕГЭ и методистов Яндекс Учебник и встроенный редактор кода. В дальнейшем планируется, что ИИ-помощник сможет анализировать решения и предлагать ученику темы, на которые стоит обратить внимание. Вся рекомендательная подборка будет индивидуальна, что позволит обучающимся улучшить их результаты.
2. Россия, ГК Самолет
   ГК Самолет занимается разработкой ИИ-Тьютора для внедрения в российские школы. ИИ-Тьютор включает модули:

• Беседа. Диалог ученика с ИИ-Тьютором на выбранную тему, что будет влиять на развитие речи ученика. Также система будет давать индивидуальные рекомендации по развитию навыков коммуникации;
• Домашняя работа. ИИ-Тьютор будет проверять домашнее задание, а также давать наводящие вопросы, которые будут помогать ученику выполнять работу. Более того ИИ-Тьютор будет давать дополнительные материалы для отработки темы;
• Отчетность. Учитель будет получать данные о выполненных домашних работах, также все данные будут дублироваться в электронный журнал (к которому будет доступ у родителей).

Нейросети будут обучены на материалах российских рабочих программ и полностью соответствовать требованиям ФГОС. Презентация пилотной версии ИИ-Тьютор на основе предмета Обществознание за 7-8 класс планируется на конец ноября 2023 года в рамках конференции AI Journey [Комиссаров А.].

Таким образом, обучение с помощью ИИ становится всё более и более популярным благодаря своему потенциалу в области персонализированного обучения, масштабируемость, оценки в реальном времени и помощи перегруженным работой преподавателям. В ближайшем будущем подобные технологии смогут повлиять на разделение образования на две части: 1. общедоступное, онлайн с ИИ-тьютором, 2. элитное, дорогое, оффлайн с реальным учителем. Однозначно, что использование искусственного интеллекта в педагогике может значительно улучшить образовательный процесс и персонализировать его под каждого ученика или студента, но захотят ли все родители передать образование своих детей в руки машины?

Витвицкая А.А. ИИ-тьютор как часть интеллектуальных систем образования: вызовы и перспективы // Антропоцентрические науки в образовании: сборник научных статей XIX международной научно-практической конференции 28-29 ноября 2023 года (Воронеж, Россия) / редкол.: Э. П. Комарова (отв. ред.) [и др.]. -- Воронеж: Издательско-полиграфический центр "Научная книга", 2023. - С. 64-67.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Комиссаров, А. ИИ-тьютор, как современный помощник в обучении [Электронный ресурс] / А. Комиссаров // д**ИИ**зайн Образования. – 2023. – Режим доступа: https://t.me/LXD_education/866 (дата обращения: 6.11.2023).
2. AI as a Student’s Personal Tutor  [Электронный ресурс] // AVID. – Режим доступа: https://avidopenaccess.org/resource/ai-as-a-students-personal-tutor/ (дата обращения: 17.10.2023).
3. Engle, J. Would You Want an A.I. Tutor? [Электронный ресурс] / J. Engle // The New York Times. – 2023. – Режим доступа: https://www.nytimes.com/2023/09/11/learning/would-you-want-an-ai-tutor.html (дата обращения: 17.10.2023).
4. Gaokao, A.I. and the New Era of Education in China [Электронный ресурс] // Medium. – 2019. – Режим доступа: https://edtechchina.medium.com/gaokao-ai-and-the-new-era-of-education-in-china-7722e94212b1 (дата обращения: 6.11.2023).
5. Hao, K. China has started a grand experiment in AI education. It could reshape how the world learns [Электронный ресурс] / K. Hao // MIT Technology Review. – 2019. – Режим доступа: https://www.technologyreview.com/2019/08/02/131198/china-squirrel-has-started-a-grand-experiment-in-ai-education-it-could-reshape-how-the/ (дата обращения: 6.11.2023).
6. Hilgard, E.R., Bower G.H. Learning & the technology of instruction / E. R. Hilgard // Theories of learning. – 1966. P. 554–561.
7. Huddleston Jr., T. Bill Gates says A.I. could transform education: It ‘will be like a great high school teacher’ who always gives useful feedback [Электронный ресурс] /  Tom Huddleston Jr. // CNBC. – 2023. – Режим доступа: https://www.cnbc.com/2023/08/15/bill-gates-ai-tutors-will-be-like-a-great-high-school-teacher.html (дата обращения: 17.10.2023).
8. Li, T. Robot tutors set to help students take on China’s daunting Gaokao college entrance exams [Электронный ресурс] / T. Li // South China Morning Post. – 2017. – Режим доступа: https://www.scmp.com/tech/china-tech/article/2124929/robot-tutors-set-help-students-take-chinas-daunting-gaokao-college (дата обращения: 6.11.2023).
9. Pressey, S. L. Development and appraisal of devices providing immediate automatic scoring of objective tests and concomitant self-instruction» / S. L. Pressey // Journal of Psychology. – 1950. – № 30. – P. 417-447.
10. Pressey Teaching Machine [Электронный ресурс] // Smithsonian. – 2023. – Режим доступа:    https://www.si.edu/object/pressey-teaching-machine%3Anmah_1367149 (дата обращения: 17.10.2023).
11. Singer, N. New A.I. Chatbot Tutors Could Upend Student Learning  [Электронный ресурс] / N. Singer // The New York Times. – 2023. – Режим доступа: https://www.nytimes.com/2023/06/08/business/khan-ai-gpt-tutoring-bot.html (дата обращения: 17.10.2023).
12. Viano, A. The Future of AI Tutors in Higher Education [Электронный ресурс] / A. Viano // EdTech. – 2022. – Режим доступа: https://edtechmagazine.com/higher/article/2022/09/future-ai-tutors-higher-education (дата обращения: 17.10.2023).
13. Zou, S. AI chatbots take on gaokao essay question [Электронный ресурс] // China Daily. – 2023. – Режим доступа: https://www.chinadaily.com.cn/a/202306/09/WS64827873a31033ad3f7bb4e3.html (дата обращения: 6.11.2023).