ПРИМЕНЕНИЕ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА В ДОПОЛНИТЕЛЬНОМ ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКОМ ОБРАЗОВАНИИ УЧАЩИХСЯ 9-11 КЛАССОВ

Актуальность темы. Современный мир под влиянием новых технологий постоянно развивается. Этот процесс не обходит стороной и сферу дополнительного образования. Так, современные педагоги дополнительного образования сталкиваются с новыми вызовами и возможностями в использовании искусственного интеллекта (ИИ) в своей работе.

Искусственный интеллект – это способность машины или программы находить решения при помощи вычислений

Среди задач, поставленных перед педагогами дополнительного образования, связанных с эколого-географическим направлением, можно выделить следующие: формирование научного мировоззрения, инженерного мышления, повышение компетенции учеников в области естественных и технических наук, развитие исследовательских способностей. Однако не менее важной является экологическая культура, которая связана с многосторонним взаимодействием обучающихся как активных субъектов с окружающей природно-социальной средой

Искусственный интеллект может выступить помощником в решении данной задачи.

Объектом исследования выступил искусственный интеллект в работе педагога.

Предметом исследования является применение искусственного интеллекта в дополнительном эколого-географическом образовании учащихся 9-11 классов.

Целью исследования послужило изучение способов использования ИИ для обеспечения эффективности и повышения мотивации обучения в области экологии и географии у учеников.

Для выполнения цели исследования были поставлены следующие задачи:

– рассмотреть проблематику применения ИИ в современном дополнительном образовании учащихся 9-11 классов;

– изучить возможности применения ИИ в рамках дополнительного эколого-географического образования.

Постановка проблемы

Выше уже было сказано, что современные педагоги дополнительного образования сталкиваются с вызовом применения ИИ на своих занятиях. Это связано с тем, что дидактические элементы из области ИИ не нашли своего отражения в образовательных стандартах федерального уровня для всех ступеней общего образования в нашей стране

Значение искусственного интеллекта подчеркнуто и в Указе Президента РФ от 10 октября 2019 г. № 490 «О развитии искусственного интеллекта в Российской Федерации»

В современных реалиях происходит активная интеграция ИИ в сферы человеческой деятельности. Примером этому могут послужить доклады о состоянии и использовании земель сельскохозяйственного назначения, согласно которым ИИ активно интегрируется в единую федеральную информационную систему о землях сельскохозяйственного назначения. Это способствует упрощению работы пользователя с информацией и автоматизацией ряда процессов. В большинстве сфер деятельности возникает потребность овладения навыками работы с ИИ, что приводит к необходимости включения в образовательный процесс элементов работы с ним.

В рамках дополнительного эколого-географического образования по учащихся 9-11 классов необходимо рассмотреть возможности применения ИИ в целях помощи педагогу при подготовке к занятиям, его коммуникации с учащимися и повышения качества образования. К тому же при построении занятий необходимо учитывать, что применение ИИ необходимо ограничить в тех рамках, которые бы способствовали развитию интеллектуальной и творческой деятельности учащихся, а не способствовать простому упрощению действий

В рамках исследования был проведен анализ и обобщение ряда научных статей, учебно-методических пособий, электронных ресурсов и интернет-источников, посвященных рассмотрению особенностей применения элементов ИИ в сфере образовательной деятельности. Также авторами на конкретном примере было проведено небольшое исследование по применению ИИ в целях решения проблемы, вызванной уменьшением мотивации и концентрации внимания учащихся 9-11 классов.

В ходе выполнения работы было отмечено значительное повышение вовлеченности школьников 9-11 классов в процесс работы. Этому способствовали творческий подход к реализации задачи и возможность относительно быстрого получения результата. Благодаря ИИ отпала необходимость самостоятельно продумывать каждый элемент знака с последующим воплощением их в рабочем окне графического редактора. С одной стороны, это способствовало сокращению времени выполнения работы, с другой стороны, потребовало от педагога больше времени для рассмотрения вместе с учащимися дефектов и особенностей использования полученных изображений.

Элементы искусственного интеллекта могут служить для помощи преподавателям дополнительного эколого-географического образования в нахождении учебного материала, разработке тематик занятий и т. д.

ИИ также может использоваться в целях:

1) поддержки в учебе: персонализация обучения, подсказки, организация времени;

2) развития навыков: языковых, творческих, математических и т.д.

3) социальной интеграции: диалог и общение;

4) обучения на примерах;

5) развития критического мышления.

К преимуществам использования ИИ на занятиях и при подготовке к ним можно отнести:

1. Формирование научного мировоззрения и инженерного мышления: погружение учащихся в научные методы познания мира.

2. Освоение инновационных методов научного познания: освоение новых технологий и методик, развивающих исследовательские способности учащихся.

3. Воспитание экологической культуры (основная цель дополнительного образования в области экологии и географии): многостороннее взаимодействие с окружающей природно-социальной средой.

4. Повышение компетенций и профессиональных навыков в области естественных и технических наук

К минусам использования ИИ в рамках дополнительного образования можно выделить:

– Ошибки данных;

– Отсутствие прозрачности;

– Опасность потери контроля над процессом обучения и мотивации обучающихся;

– Негативное влияние на социальные отношение и т. д.

В рамках дополнительного эколого-географического образования использование искусственного интеллекта может заключаться в целях помощи в работе преподавателя и повышения концентрации внимания обучающихся.

Так, такие нейронные сети, как YandexGPT, Yippity, Explain Me Like I’m Five, ChatGPT, Perplexity, Notion AI могут быть использованы при поиске информации и генерации текстов. Explain Me Like I’m Five можно использовать для помощи в объяснении экологических терминов и взаимосвязей, которые могут быть затруднительны для восприятия обучающимися простым языком. Metaminder course generator способен генерировать содержание занятия, что может облегчить планирование времени занятия, помочь в формировании у обучающихся знаний о закономерностях и взаимосвязях природных явлений, единстве неживой и живой природы, о взаимодействии и взаимозависимости природы, общества, человека.

Нейросети Tome, Gamma AI способны генерировать небольшие презентации на заданную тему.

Шедеврум, Lexica, Starryai, Easy-Peasy, Dream способны создавать изображения по описанию, что может послужить созданию иллюстративного материала, создания учениками собственных иллюстраций, наглядных знаков в ходе практических занятий.

А DeepL и Glaps помогут в переводе текстовых документов и видеороликов.

Так, например, после проведения работ с перечисленными выше нейросетями, предприняты попытки решения проблемы, связанной с падением концентрации внимания и мотивации у учащихся 9-11 классов, возникнувшие при выполнении работ курса «Геоинформационные технологии и космические снимки в исследовании» Дома научной коллаборации имени Е.М. Дианова в Национальном исследовательском Мордовском государственном университете. Чаще всего проблемы были связаны у учеников с созданием условных знаков для тематических карт, которые приводили к уменьшению понимания связей объектов и явлений с их картографическим отображением и особенностями их графического отображения в той или иной ситуации.

Проанализировав подход в выполнении схожих заданий учениками, который представлял собой чаще всего поиск схожих изображений в сети Интернет с, возможно, последующей доработкой их в графических редакторах, и удачный опыт интеграции в образовательный процесс искусственного интеллекта в целях повышения мотивации обучающихся на уроках истории и обществознания

Ниже на рисунке 1 приведен итог подобной работы. В строке запроса сервиса Starryai было введено "The Orthodox church is blackening a white circle" (для православного храма). В качестве стиля работы было выбрано "Logo". Рассматривая условные знаки, показанные выше на рисунке 1, можно заметить, что запросы направленные нейросетям Starryai были частично удовлетворительными. Так, полученные изображения обладают достаточной наглядностью, которая позволяет определить изображённый объект, но следует отметить ошибки, присутствующие на них, связанные с отображением объектов не в круге, как было указанно в запросе, а в прямоугольнике, овале или конусе. Также можно обратить внимание на то, что были выданы как соответствующие запросу – объекты (храмы, мечети и монастыри) черного цвета в белом круге, так и не соответствующие запросу белые объекты в черном круге. Также в целях изучения условных обозначений на картах, была предпринята попытка создания при помощи ИИ точечных условных обозначений, связанных с памятниками природы (рисунок 2). В Dream также был выбран стиль "Logo" и заданы следующие запросы:

– "Mountain symbol inside a white circle with a black border" – для геологических памятников;

– "In mono blue color the river symbol inside the white circle" – для гидрологических памятников;

– "Green leaf in a white circle with a green border" – для ботанических памятников.

Рисунок 1 - Результат разработки условных знаков для туристических карт

DOI:10.60797/IRJ.2024.146.154.1

Рисунок 2 - Результат разработки условных знаков для памятников природы

DOI:10.60797/IRJ.2024.146.154.2

Полученные условные обозначения памятников природы могут быть применены в качестве наглядных знаков, хотя также обладают рядом несоответствий с запросами, адресованными нейросети. Так, большинство обозначений геологических памятников не обладают черной рамкой, гидрологические не в белом круге, а у некоторых ботанических вместо белого круга платиновый и отсутствует зеленая рамка. Помимо этого, можно заметить, что большинство полученных на рисунке 2 изображений имеют овальную, а не круглую форму.

Рассматривая выполнение запросов нейросетями Starryai и Dream, следует отметить, что для Starryai свойственно более сильное искажение формы запрашиваемого изображения (вместо объекта в круге, выдавался объект в прямоугольнике, конусе или овале), в то время как Dream, чаще выдавал изображение в овале. Для обоих сервисов характерно искажение цветовой гаммы по отношению к запрашиваемым цветам (инвертирование цвета у Starryai, добавление других цветов у Dream).

В результате работы учеников на практическом занятии было показано, что нейросети Starryai и Dream могут быть использованы в образовательном процессе для создания условных знаков в виде изображений. Однако в процессе выполнения запросов на обучение этих систем имели место ошибки, связанные с искажением формы и цветовой гаммы изображений в ответ на задаваемые пользователем параметры. В целом, использование ИИ для создания условных знаков может быть полезным средством в образовании, однако требует определенного обучения систем и корректировки ответов на запросы.

В ходе исследования было установлено, что искусственный интеллект может быть применен в дополнительном эколого-географическом образовании для помощи преподавателям в подготовке и проведении занятий, а также для повышения мотивации учеников, повышения концентрации их внимания, формирования у них научного мировоззрения, экологической культуры и повышения компетенции. Кроме того, ИИ может помочь преподавателям дополнительного образования при нахождении учебного материала, разработке тематик занятий и т. д. В целом, ИИ не может полностью заменить человека в обучении, но представляет собой хороший инструмент, способный ускорить, упростить и разнообразить некоторые процессы. Требуется продолжать изучать его возможности и потенциал, а также контролировать его использование для обеспечения ясности и конкретности результатов.