Використання штучного інтелекту в освітньому процесі та наукових дослідженнях

Размещено на http://www.allbest.ru/

Уманський державний педагогічний університет імені Павла Тичини

Використання штучного інтелекту в освітньому процесі та наукових дослідженнях

Коблик Віталій Олександрович

к. п. н. старший викладач

Анотація

штучний інтелект освітній навчання

У статті висвітлено роль штучного інтелекту (ШІ) в освітньому процесі та його потенціал як інноваційний інструмент. Окреслено використання штучного інтелекту у контексті особистісно орієнтованого навчання та технологій освітньої діяльності. Розглянуто важливі аспекти покращення якості освіти за допомогою ШІ: індивідуалізація навчання ШІ (створення індивідуальних освітніх програм з урахуванням особливостей і потреб кожного здобувача освіти, враховуючи його індивідуальний стиль навчання, темп сприйняття та засвоєння інформації, формування компетенцій тощо); автоматизована оцінка та звітування (ШІ сприяють швидко, якісно, прозоро оцінювати знання учнів, коректувати прогалини, генерувати звіти про їхні досягнення, що полегшує роботу вчителя та дозволяє більше уваги приділяти навчанню); адаптивні навчальні платформи (ШІ допоможе проаналізувати прогрес учнів та дібрати додаткові інструменти для забезпечення оптимальної траєкторії розвитку кожного студента); використання віртуальних асистентів (віртуальні асистенти, які працюють на базі ШІ, можуть відповідати на питання учнів, надавати пояснення та допомагати вивчати матеріал); аналіз даних та передбачення (аналіз великих обсягів даних про навчальний процес, виявлення освітніх трендів, ефективних методик навчання); підготовка до цифрового майбутнього (ШІ формує навички, які будуть важливими в цифровому суспільстві, таким як аналіз даних, програмування та робота з технологіями штучного інтелекту); інновації в методиках навчання (використання ШІ спонукає педагогів до розробки нових підходів до навчання та використання інтерактивних методів) тощо. У дослідженні також проаналізовано виклики та перешкоди, пов'язані з інтеграцією ШІ в освітнє середовище, включаючи питання приватності даних та етичні аспекти. ШІ має великий потенціал для зміни парадигми навчання та підвищення доступності якісної освіти. Інтеграція ШІ в освітній процес вимагає уважної розробки стратегій та врахування викликів, але може стати дидактичним інструментом у підготовці учнів до викликів цифрової епохи, професійної реалізації та успішної кар'єри.

Ключові слова: здобувач вищої освіти, штучний інтелект; наукова діяльність; освітній процес.

Koblik Vitaly Oleksandrovych c. p. n teacher, Uman state pedagogical University named after Pavlo Tychyna

Use of artificial intelligence in the educational process and scientific research

Abstract

The article highlights the role of artificial intelligence (AI) in the educational process and its potential as an innovative tool. The use of artificial intelligence in the context of personally oriented learning and technologies of educational activity is outlined. Considered important aspects of improving the quality of education with the help of AI: individualization of AI training (creation of individual educational programs taking into account the characteristics and needs of each student of education, taking into account his individual learning style, rate of perception and assimilation of information, formation of competencies, etc.); automated assessment and reporting (AI helps to quickly, qualitatively and transparently assess students' knowledge, correct gaps, generate reports on their achievements, which facilitates the teacher's work and allows more attention to be paid to learning); adaptive educational platforms (AI will help analyze student progress and select additional tools to ensure the optimal development trajectory of each student); use of virtual assistants (virtual assistants working on the basis of AI can answer students' questions, provide explanations and help study the material); data analysis and prediction (analysis of large volumes of data about the educational process, identification of educational trends, effective teaching methods); preparing for a digital future (AI forms skills that will be important in a digital society, such as data analysis, programming and working with artificial intelligence technologies); innovations in teaching methods (the use of AI encourages teachers to develop new approaches to teaching and the use of interactive methods), etc. The study also analyzed the challenges and obstacles related to the integration of AI in the educational environment, including data privacy and ethical aspects. AI has great potential to change the learning paradigm and increase the availability of quality education. Integrating AI into the educational process requires careful strategy development and consideration of challenges, but can become a didactic tool in preparing students for the challenges of the digital age, professional fulfillment, and successful careers.

Key words: student of higher education, artificial intelligence; research activities; educational process.

Постановка проблеми

У багатьох галузях нашого життя використання штучного інтелекту останнім часом зробило переворот. Однак у сфері освіти штучний інтелект перебуває на початкових стадіях розвитку. Використання ШІ в професійній діяльності педагога відкриває безліч нових можливостей для поліпшення процесу навчання та навчання на основі індивідуальних потреб кожного здобувача освіти. Однак, разом з цими можливостями постають і виклики, які потребують уваги та обґрунтованих рішень. Перед педагогами стоїть завдання оволодіти новими навичками та розуміти, як оптимально використовувати штучний інтелект у своїй роботі. Важливо зрозуміти, що штучний інтелект не може повністю замінити педагога, але може стати потужним інструментом для покращення якості навчання та розвитку здобувачів освіти.

Сьогодні залучення викладачами в освітній процес інструментів, які генеруються штучним інтелектом (ШІ) вже є не просто творінням фантастики. Оскільки ШІ може сприйняти значно більше інформації, ніж людина, сьогочасна його експансія в освіту й наукові дослідження здобувачів вищої школи завдяки інтерактивним помічникам і адаптивним програмам для навчання дає змогу: персоналізувати освітній процес; актуалізувати форми самостійного навчання та самоосвітньої діяльності; спрогнозувати, відобразити й здійснити комерціалізацію результатів наукових пошуків; з'ясувати залежність між освітою та науково-дослідною сферою; спростити повсякденні технічні завдання.

Аналіз останніх досліджень і публікацій

Аналіз літератури дослідження штучного інтелекту як науки й засобу трансформації кожного аспекту цивілізації, у тому числі освіти й наукових пошуків досліджували а саме: М. Амосов [7] - вважав, що вивчення проблеми штучного інтелекту базується на вивченні наук фізіології, психології, техніки та філософії; Дж. Хінтон [8], котрий у 2006 році разом із колегами запропонував підхід побудови глибших нейронних мереж, а також спосіб уникнути зникнення градієнта під час навчання; Ф. Фукуяма [9] - вивчаючи окремі аспекти ШІ зазначав, що він є однією із характеристик інформаційного суспільства; дослідник Дж. Джефферсон [1], котрий стверджував: штучний інтелект не може відчувати та не здатний до усвідомлення самого себе; А. Погореленко [10] - наголошувала на розвитку ШІ у міжнародних відносинах та низка інших вітчизняних і закордонних науковців [11-17].

Формулювання цілей статті

Метою даної статті є спроба висвітлити особливості наукового дискурсу щодо потенціалу, тенденцій і спрямованостей адекватного та етичного використання технологій штучного інтелекту в освітньому процесі й наукових пошуках здобувачів вищої школи як інструменту освітньої реформи, як засобу підвищення ефективності рівня навчальних досягнень здобувачів ЗВО.

Виклад основного матеріалу

У багатьох галузях нашого життя використання штучного інтелекту останнім часом зробило переворот. Однак у сфері освіти штучний інтелект перебуває на початкових стадіях розвитку. Використання ШІ в професійній діяльності педагога відкриває безліч нових можливостей для поліпшення процесу навчання та навчання на основі індивідуальних потреб кожного здобувача освіти. Однак, разом з цими можливостями постають і виклики, які потребують уваги та обґрунтованих рішень. Перед педагогами стоїть завдання оволодіти новими навичками та розуміти, як оптимально використовувати штучний інтелект у своїй роботі. Важливо зрозуміти, що штучний інтелект не може повністю замінити педагога, але може стати потужним інструментом для покращення якості навчання та розвитку здобувачів освіти.

Кабінет міністрів України у грудні 2021 року затвердив Концепцію розвитку штучного інтелекту в Україні до 2030 року. Відповідно до якої передбачено впровадження ШІ у сфері освіти «впровадження технологій штучного інтелекту у сфері освіти, економіки, публічного управління, кібербезпеки, оборони та інших сферах для забезпечення довгострокової конкурентоспроможності України на міжнародному ринку» [1].

9 грудня 2022 року екс-Міністр освіти і науки України, Сергій Шкарлет, під час засідання Уряду презентував програму великої трансформації «Освіта 4.0: український світанок» [2], яка була підготовлена командою МОН на основних засадах та принципах Плану відновлення України.

Освіта 4.0 - це концепція освіти, яка передбачає використання новітніх технологій для покращення процесу навчання та підготовки здобувачів освіти до життя в цифровому суспільстві і базується на принципах гнучкості, індивідуалізації, колаборації та розширеного навчання. Метою освіти 4.0 є не тільки підготовка здобувачів освіти до цифрової економіки та роботизації праці, але й формування громадян, які можуть діяти в сучасному світі, критично і творчо мислити, розвивати навички життєвого та професійного самовдосконалення.

Для реалізації концепції освіти 4.0 необхідно забезпечити доступ здобувачів освіти до сучасних технологій, відповідної інфраструктури та належного педагогічного супроводу. До основних технологій, які використовуються в освіті 4.0, належать штучний інтелект, віртуальна реальність, Інтернет речей, машинне навчання та інші.

Штучний інтелект - один із найзатребуваніших і найперспективніших напрямів в умовах загальної цифровізації. Що ж таке штучний інтелект? Це галузь інформатики, яка займається створенням комп'ютерних систем, здатних здійснювати розумові процеси, які зазвичай пов'язують зі здатністю людини мислити та розв'язувати проблеми.

Як зазначено в технічному звіті ISO/IEC TR 24028:2020(en) Інформаційні технології. Штучний інтелект. Огляд надійності штучного інтелекту, що надала міжнародна організації по стандартизації [3]:

Штучний інтелект -- здатність інженерної системи обробляти, застосовувати та вдосконалювати здобуті знання та вміння.

Основні властивості штучного інтелекту включають:

Навчання: ШІ може вдосконалювати свої здібності, збираючи та аналізуючи дані, здійснюючи прогнози та підбираючи найбільш оптимальні рішення.

Розуміння мови: ШІ може розуміти людську мову та взаємодіяти з людьми, включаючи голосові та текстові команди.

Сенсорна сприйнятливість: ШІ може збирати та аналізувати інформацію з різних джерел, включаючи зображення, звук та сенсорні дані.

Можливість прийняття рішень: ШІ може приймати рішення на основі зібраної інформації та розуміння контексту.

Креативність: ШІ може генерувати нові ідеї та рішення, які раніше не були знайдені.

Швидкість та точність

Штучний інтелект (ШІ) працює на основі алгоритмів, які дозволяють йому виконувати певні завдання. Одним з підходів є генеративні моделі, які використовують глибокі нейронні мережі, щоб згенерувати нові зображення, що відповідають певному запиту. Такі моделі використовуються, наприклад, для створення нових зображень, які не існували раніше, або для зміни характеристик існуючих зображень (наприклад, зміни кольору, форми тощо). Для навчання таких моделей використовуються набори даних з реальних зображень, які система використовує для навчання глибоких нейронних мереж.

Алгоритм створення зображення 1:

Штучний інтелект може бути корисним для педагогів, які мають багато завдань та обов'язків. Завдяки використанню штучного інтелекту педагогічні працівники матимуть можливість працювати більш ефективно та економити свій час.

Найбільш просунутий на сьогодні чат-бот зі штучним інтелектом, розроблений компанією OpenAI - ChatGPT. Робочий прототип ChatGPT було випущено 30 листопада 2022 року. Він швидко привернув увагу масової аудиторії завдяки своїм деталізованим і чітко сформованим відповідям, хоча їхня фактична точність підлягала чималій критиці.

Спілкування машини та людини за допомогою чату виявилось зручним. Така модель дозволяє нам пояснити машині, що від неї потрібно.

З 19 лютого 2023 року чат GPT став доступним в Україні (безкоштовно).

Завдяки ChatGpt можна створювати навчальні програми, прописати структуру уроку, ChatGpt допоможе спланувати конкретні активності та контент.

Як викладачу використовувати штучний інтелект для уроків?

Для викладачів ChatGPT може стати ресурсом швидкого пошуку або генерації завдань.

Оскільки ChatGPT -- мовна модель, він пропонує класні теми рефератів, творів, проєктів.

Він дуже гарно підказує цифрові інструменти для викладацької діяльності.

Він не просто видає визначення та уривки зі статей. А порівнює, робить висновки, рекомендує, що почитати далі.

ChatGPT допоможе проаналізувати та створити аналітичні таблиці.

ChatGPT допоможе у створенні порадників та інструкцій, є помічником для створення проблемно-пошукового завдання, тощо

Разом з багатьма позитивними можливостями, використання штучного інтелекту в освіті може також викликати певні проблеми.

Одними з найперших, хто почав використовувати штучний інтелект в освітньому процесі - це Фінляндія з 2020 року та Бельгія з 2022 року. З огляду на їх досвід, існують потенційні негативні наслідки використання штучного інтелекту в освіті, серед яких:

Несамостійність виконання робіт здобувачами освіти. ШІ вже активно користуються деякі учні, включаючи мою доньку, пишуть реферати та есе, що ускладнює викладачу розуміння чи сам здобувач освіти написав цю роботу, чи АІ. Поки що тільки в Китаї розроблено систему перевірки есе та інших робіт на предмет використання АІ, однак, ця система досі ще не впроваджена.

Зменшення необхідності докладання зусиль. Наприклад, автоматичне перевіряння правильності відповідей може зменшити необхідність самостійної перевірки завдань учнем. Крім того, штучний інтелект може надавати учням рекомендації та підказки під час виконання завдань, що може зменшити їх необхідність докладати зусиль для розв'язання задач.

Вплив на соціальну взаємодію. Штучний інтелект може призвести до зміни спілкування між вчителями та учнями, а також між учнями. Це може вплинути на соціальну взаємодію та розвиток навичок спілкування.

Нерівномірність доступу до переваг штучного інтелекту. Використання штучного інтелекту в освіті може призвести до нерівномірного доступу до технологій та ресурсів для навчання, що може посилювати розрив між багатими та бідними учнями.

Порушення приватності. Використання штучного інтелекту може призвести до збору та використання персональних даних учнів без їх згоди або без належної захисту цих даних.

Залежність від технологій. Використання штучного інтелекту може призвести до залежності від технологій та втрати навичок, які можуть бути корисними в реальному житті.

Некоректність відповідей: Моделі чат-ботів GPT можуть надавати некоректні або неправильні відповіді на запитання, зокрема ті, які стосуються соціальних проблем або стереотипів. Це може спричинити образи або інші негативні наслідки.

Штучний інтелект в освіті в майбутньому послужить каталізатором змін, адже сьогодні він уже є джерелом реальних переваг для всіх учасників освітнього процесу. Однак, його використання також може викликати ряд проблем, які потрібно вирішувати з етичної, соціальної та культурної точок зору.

Поряд із цими перевагами, існує низка серйозних проблем, які суперечать якісному та стабільному застосовуванню технологій: питання конфіденційності й безпеки даних; зниження когнітивних здібностей як серед студентства, так і серед викладачів; ризик надмірного повсякденного використання технологій (ШІ слід розглядати лише як доповнення до навчальних матеріалів, розроблених викладачем); відсутність посилань на джерела інформації; упередження в даних і алгоритмах; зазіхання на інтелектуальну власність і авторське право; ризик отримання неправдивої інформації, оскільки ШІ часто генерує текст, наповнений «водою»; шахрайство в навчанні, що призведе до значного зниження рівня знань і навичок цілих поколінь; адаптація системи освіти: штучний інтелект є серйозним викликом для освітнього й наукового простору, якщо система не зможе швидко пристосуватися до реальності.

Беручи до уваги зазначені переваги та проблеми процесу імплементації технологій штучного інтелекту в освітню складову та науково-дослідну діяльність здобувачів вищої освіти, вважаємо, що така трансформація є важливою компонентою переходу до нового типу освітнього процесу з інтеграцією різних галузей науки, реформуванням організації науки й пізнавального процесу в ній, що передбачає володіння практичними навичками опрацювання інформації з використанням технологій ШІ, користування електронними бібліотеками та наукометричними базами, засобами аналізу даних досліджень, застосування досвіду ефективної роботи з електронними документами іншомовного походження тощо. Сьогодні в процесі наукового пізнання студентами відбувається виключення людського мислення, дослідження протікає ніби в автоматичному режимі або ж взагалі без безпосередньої його участі - відбувається радикальна трансформація характеристик обізнаності, умінь і мислення здобувача вищої освіти, а також експериментальної бази наукових досліджень. Практичне застосування технологій штучного інтелекту допомагає здобувачам освіти зекономити час, який є вкрай необхідним для збирання важливих повідомлень, що швидко стимулює його творчу результативність, евристичність пошуку, поетапну та загальну продуктивність праці.

Висновки

Отже, успішне впровадження штучного інтелекту в освітній процес з точки зору цифрової дидактики вимагає уважного відбору та впровадження відповідних технологій, а також належної підготовки педагогічних працівників до роботи з ними. Для успішного впровадження необхідно забезпечити гнучкість та адаптивність освітньої системи, розробляти нові методики та засоби навчання, а також навчити педагогічних працівників використовувати нові технології ефективно та з вигодою для здобувачів освіти.

Література

1. Кабінет Міністрів України розпорядження від 2 грудня 2020 р. № 1556-р «Про схвалення Концепції розвитку штучного інтелекту в Україні». URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/1556-2020-%D1%80#Text.

2. Громовий. Програма великої трансформації «Освіта 4.0: український світанок». 2023. URL: https://mon.gov.ua/storage/app/media/news/2022/12/10/Osvita-4.0.ukrayinskyy.svitanok.pdf.

3. Головіна. Нова українська школа. 2020.URL: https://nus.org.ua/articles/shtuchnyj-intelekt-yak-vin-vplyne-na-osvitu/.

References

1. Arca Ministrorum Ordinis Ucraini sub die 2 Decembris (2020) N. 1556-r. [CABINET OF MINISTERS OF UKRAINE ORDER dated December 2, 2020 No. 1556-r "On the approval of the Concept for the Development of Artificial Intelligence in Ukraine"]. zakon.rada.gov.ua. Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/1556-2020-%D1%80#Text [in Ukrainian].

2. Thunderous (2023). Magnae Transfigurationis Programma «Educatio 4.0: Aurora Ucraina». [«The Great Transformation Program "Education 4.0: Ukrainian Dawn»]. mon.gov.ua. Retrieved from https://mon.gov.ua/storage/app/media/news/2022/12/10/Osvita-4.0.ukrayinskyy.svitanok.pdfу. [in Ukrainian].

3. Golovin (2020). Scholae Ucrainae novae.[ Golovin New Ukrainian school] nus.org.ua. Retrieved from https://nus.org.ua/articles/shtuchnyj-intelekt-yak-vin-vplyne-na-osvitu/. [in Ukrainian].

Размещено на Allbest.ru