Штучний інтелект в освіті: можливості застосування інструментів та засобів в науковому дослідженні

Размещено на http://www.allbest.ru/

Штучний інтелект в освіті: можливості застосування інструментів та засобів в науковому дослідженні

Коблик Віталій Олександрович кандидат педагогічних наук, старший викладач, Уманський державний педагогічний університет імені Павла Тичини,

Анотація

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). Проаналізовано теоретико-методологічні засади освітнього процесу та проблематику його розвитку з урахуванням застосування алгоритмів штучного інтелекту. Визначено сутність штучного інтелекту, як системи комунікативної взаємодії суб'єктів навчання. Визначено основні задачі та функції алгоритмів штучного інтелекту в освітньому процесі, серед яких: аналіз даних та прогнозування, наукової діяльності. 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. Використання людиноподібних роботів у освіті вважається кроком вперед, де викладачі можуть віддалено залишатися на зв'язку з студентами за допомогою штучного інтелекту. У цьому сценарії вони можуть брати участь у навчальній сесії, представляючись практично через механізм відображення. Отже, машинне навчання вважається головним аспектом глобального майбутнього освітнього середовища. Включення можливостей навчання людини в галузі робототехніки може дозволити роботам надавати інтегровані знання студентам та розв'язувати послідовно специфічні завдання (за певним алгоритмом). Кабінет Міністрів України затвердив концепцію розвитку штучного інтелекту в Україні до 2030 року.

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

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

ARTIFICIAL INTELLIGENCE IN EDUCATION: POSSIBILITIES OF APPLICATION OF TOOLS AND TOOLS IN 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.). The theoretical and methodological principles of the educational process and the problems of its development are analyzed, taking into account the use of artificial intelligence algorithms. The essence of artificial intelligence, as a system of communicative interaction of subjects of education, is defined. The main tasks and functions of artificial intelligence algorithms in the educational process are defined, including: data analysis and forecasting, scientific activity. 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 realization, and successful careers. The use of humanoid robots in education is considered a step forward, where teachers can stay in touch with students remotely using artificial intelligence. In this scenario, they can participate in the training session by presenting themselves virtually through the mapping mechanism. Hence, machine learning is considered a major aspect of the global future educational environment. Incorporating human learning capabilities in the field of robotics can allow robots to provide integrated knowledge to students and solve specific tasks sequentially (according to a certain algorithm). The Cabinet of Ministers of Ukraine approved the concept of artificial intelligence development in Ukraine by 2030.

Keywords: 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 з проблеми

Впровадження й використання технологій ШІ в навчальних закладах розглянуто у працяхукраїнських і зарубіжних учених, дослідників і практиків,які внесли вагомий внесок у розвиток методик використання штучного інтелекту в наукових дослідженнях, як у світовому масштабі(С. Баумер (C.Baumer), А. Карневал (A. Camevale), Т. Корбет (T. Corbett), С. Думареск (C. Dumaresq), Х.Фірман (H. Firman), Х. Джанга (H. Jang), І. Каніаваті(І. Kaniawati), П. Корбел (P. Korbel), М Мелтон (M. Melton), Б. Седжат (B. Sejati), Г. Сікманн (G. Siekmann), М. Сонг (M. Song) та ін.), так і в Україні (В. Биков, О. Глазунова, І. Громова, М.Клименко, О. Коновал, Т.Крамаренко, О. Лисенко, Н.Мартинюк, М. Мар'єнко, Л. Полякова, С.Семеріков, Солодков, В.Терещенко, О.Фурман, Р.Халіков, А.Шевченко, М. Шишкіна, І.Юзвішин та ін.). Їхні дослідження та публікації сприяють розширенню наукового знання та застосуванню передових технологій для досягненнянових вершину сфері використання ШІ.У своїх працях науковці довели, що штучний інтелект-це не просто технологічний прорив, а справжня революція, що змінює наше сприйняття світу і перетворює усі сфери нашого життя, включаючи професійну освіту та наукові дослідження. Сучасні досягнення в галузі ШІ відкривають перед науковою спільнотою безмежні можливості.

Формулювання цілей статті. розглянути проблему штучного інтелекту в освіті як додатковий інструмент та засіб наукової діяльності.

Виклад основного матеріалу

Штучний інтелект - це широка та прогресивна галузь науки та практики, що розвивається, яка містить в собі технології машинного навчання та нейронних мереж, а також алгоритми, що забезпечують виконання завдань, які спочатку вважалися виключно прерогативою людини. Сучасний стан штучного інтелекту дозволяє впроваджувати його алгоритми в різні сфери діяльності, зокрема в освітню. За своєю природою освіта є складною, багаторівневою та постійно мінливою системою, тому і надає різноманітні можливості для застосування технологічних рішень.

Освітні функції, які можна делегувати в інтелектуальній системі, досить різноманітні, оскільки сама освітня діяльність є неоднорідною. Вона складається з безліч складних креативних дій, комунікативної взаємодії, стратегічного планування, диференційованих підходів до навчання. Однак багато тут пов'язано з рутинними процедурами, формалізованими правилами, і навіть із необхідністю аналізу великого обсягу даних. Для аналізу значного обсягу даних насамперед можна використовувати інтелектуальні системи в освіті. При цьому спектр застосування такого аналізу достатньо широкий. Насамперед він необхідний для розробки індивідуальних освітніх траєкторій.

Вони можуть розроблятися за допомогою різноманітних гібридних інтелектуальних систем для корекції навчальної активності відповідно до індивідуального запиту учня. Інший можливий напрямок для застосування інтелектуальних систем в освіті - це пошук та систематизація навчального матеріалу за тими параметрами, які задає викладач. В такому випадку можливі інтелектуальні системи такого типу, які підбирають формат та зміст матеріалу відповідно до цілей навчання. Викладач тут делегує штучній системі низку функцій смислового пошуку. Існує ряд рутинних процедур в організаційно- методичній роботі, які може взяти він штучний інтелект. При цьому застосування чат-ботів може бути виправдано для асистування учням, для розв'язання організаційних питань, для перевірки деяких навчальних результатів та формування певних навичок. Слід зазначити те, що це вимагає багаторазового відпрацювання зворотнього зв'язку.

Розглянемо переваги роботів-викладачів: - взаємодія з ними може допомогти здобувачам краще зрозуміти технологічні навички; - є економічно ефективними в контексті того, що роботи-викладачі не отримують заробітну плату, просто виконують свої обов'язки відповідно до навчальної програми; - запрограмовані на постійне оновлення інформації, тому зможуть ознайомити учнів з новинками навчального сектору; - проєктують комп'ютерні дисплеї з будь-якої точки аудиторії; - зберігають великий обсяг інформації [4].

Попри переваги, все-таки існує більше недоліків. Серед них виділяються: - більшість роботів вимагають зарядки, щоб функціонувати; - для використання програмного та апаратного забезпечення роботіввикладачів повинні бути оснащені високоякісною інфраструктурою для використання електроенергії та підключення до Інтернету; - вони не мають почуттів, вони не зможуть допомогти учням (емпатичні взаємовідносин залишаються не замінними); - не зможуть розвивати творчі та інноваційні ідеї, щоб допомогти учням зрозуміти конкретну концепцію, також не можуть давати критичну оцінку під час перевірки знань, умінь та навичок.; - не зможуть визначити, чи проблеми успішності учнів залежать від особистих проблем (відсутність чуттєвості). Отже, сьогодні роботи використовуються не для того, щоб повністю замінити викладачів у своїх аудиторіях, а лише для того, щоб частково або під час їх відсутності доповнювати їх. Освітні заклади ймовірно, будуть використовувати роботів як навчальних інструментів, а не як педагогів.

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 [1].

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

Нейромережі та програми штучного інтелекту (artificial intelligence, AI) допомагають з освітою та сомоосвітою, розширюють доступ до знань, надають індивідуальну підтримку:

пояснення складних понять для саморозвитку; надання подібних вправ для закріплення матеріалу; надання зворотного зв"язку.

Активного використання знайдуть програми штучного інтелекту у здобувачів вищої освіти в навчанні у ЗВО. Звернути увагу потрібно на такі застосунки: DeepL, ChatGPT, Bard AI, Jasper AI, Learn-anything, Perplexity, Unicheck, Beautiful AI. Дані помічники розраховані на пошук по джерелам для наукових досліджень; допомога у створенні презентацій; як перекладач; мовний помічник у пошук різної інформації англійською мовою, тощо [3].

Але існують можливі ризики залежності від нових технологій. Використання нейромереж не повинно бути повне, а лише можливе як допоміжний ресурс. Адже психологічна підтримка штучного інтелекту

повинна мотивувати до навчання та підтримувати особистість в освітньому процесі. Потрібно розрізняти та усвідомлювати головне:

штучний інтелект використовує знання з обмежених і не точних джерел; може призвести до соціальної ізоляції користувача; браку навичок спілкування з реальними людьми; втрати мотивації до навчання.

Також потрібно пам'ятати про етичне використання технологій та дотримання правил та законів.

Педагогіка отримала потужний поштовх: технології штучного інтелекту вже вміють бути уважними і невтомними помічниками у сфері освіти та самоосвіти. Не втрачаємо можливостей застосування нейромереж штучного інтелекту.

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:

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

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

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

7. 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 [2].

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. 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.ukraymskyy.svitanok.pdfy .

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

3. 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-%D 1%80#T ext.

4. Технології штучного інтелекту в освіті Керівництво для осіб, відповідальних за формування політики. URL: https://www.researchgate.net/publication/362648123_ Tehnologii_ iskusstvennogo_intellekta_v_obrazovanii_Rukovodstvo_dla_lic_otvetstvenn yh_za_formirovanie_politiki

References:

1. 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].

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

3. 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].

4. Artificialis Intelligentia Technologies in Education A Guide for Policy Makers. [Artificial Intelligence Technologies in Education A Guide for Policy Makers.]. researchgate.net Retrieved from https://www.researchgate.net/publication/362648123_ Tehnologii_iskusstvennogo_ intellekta_v_obrazovanii_Rukovodstvo_dla_lic_otvetstvennyh_za_formirovanie_politiki.[in Ukrainian].

Размещено на Allbest.ru