Artificial intelligence as a pedagogical tool: an adaptive, practice-oriented learning environment for future mine surveyors

Для педагога важной целью является подготовить высококвалифицированного и добросовестного специалиста, который будет способен ассимилироваться в профессиональную среду и приспосабливаться ко всем ее изменениям, а также ему предстоит вносить свою долю в формирование выбранной специальности и развития общества в целом.

В последнее время в практике маркшейдерской работы все шире применяются специализированные программы — такие как «CREDO 2025», ГеоМикс-Проект, КАМИС, Geoscan Arena, ГеоКомпас и «Цифровой карьер», — предназначенные для обработки геодезических и маркшейдерских измерений, планирования горных работ, а также построения геологической и горнотехнической документации. Освоение этих программ требует введение новых дисциплин или корректировки существующих учебных планов, что не всегда возможно из-за ограниченности ресурсов образовательных учреждений. В этих условиях особенно возрастает роль производственной практики: маркшейдерские службы предприятий, обладающие доступом к дорогостоящему программному обеспечению, становятся ключевым звеном в подготовке студентов к реальным профессиональным задачам.

В нынешних тенденциях все больше возрастает применение ИИ в инженерной сфере деятельности и это коснулось практико-ориентированного подхода в образовании

. Искусственный интеллект (ИИ) выступает не только как предмет изучения, но и является инструментом образовательного процесса.

Практико-ориентированная модель обучения — это форма подготовки кадров с высокой степенью гибкости, многовариантностью конечного результата, соединяющая теоретическое обучение в учебном заведении (30–40% учебного времени) и практическое обучение на производственном предприятии (60–70% учебного времени), с равной ответственностью учебного заведения и предприятия за качество подготовки кадров

. Данная модель включает в себя помимо образовательного процесса: кейсы, тренинги, бизнес-игры, полевые практики и др.

Искусственный интеллект — это большая научная область, в рамках которой учёные ведут исследования по созданию технологических решений, обладающих способностью к воспроизведению высших интеллектуальных функций

. Круг решаемых задач включает в себя и креативные, которые в классических парадигмах относились к уникальным компетенциям человека.

Использование искусственного интеллекта в образовании — это многогранный процесс, который может помочь выполнять многие функции

:

1. Разработка и адаптация индивидуальных траекторий обучения.

2. Профилирование обучающихся и разработка для них персональных стратегий развития.

3. Прикладной анализ больших данных для решения задач в образовательном процессе.

4. Автоматизированные системы рекомендаций для учебных программ.

5. Использование чат-ботов как инструмент консультационного взаимодействия.

Использование ИИ в обучении имеет не только положительные стороны, но и свои нюансы. Так, менеджер проекта «Контур.Класс» Алиса Кричевская выделяет две основные проблемы интеграции искусственного интеллекта в сферу образования. Первой является то, что ИИ может выдавать некорректную информацию, а обучающийся, в свою очередь, принимать ее за истину. Значит, что на сегодня важно обладать критическим мышлением, уметь проверять данные, эти навыки становятся более востребованными. Второй проблемой эксперт называет отсутствие единых критериев для оценивания материала, созданного при помощи ИИ

.

«Контур.Класс» — это платформа для проведения онлайн-обучения, которая предоставляет возможность создавать курсы, включающие разнообразные форматы контента, такие как видеоуроки, тесты, диалоговые модули и другие тренажёры

.

Для изучения вопроса использования ИИ в практико-ориентированном обучении, была выбрана группа студентов, первая обучается по обычным программам ФГОС (традиционное обучение — ТО), а вторая по практико-ориентированной (ПО) модели с использованием искусственного интеллекта.

Вторая группа в своем обучении имела возможность на производстве применить ИИ в вопросах маркшейдерского обслуживания карьера: это расчет планирования горных работ; расчет водоотлива.

Для того чтобы подробно изучить тему способствования в получении знаний умного алгоритма, был проведен опрос среди всех студентов маркшейдерской специальности филиала КузГТУ в г. Прокопьевске. Им был задан вопрос «Как часто и для каких целей вы пользуетесь искусственным интеллектом в обучении» (см. табл. 1).

На основании данных представленных в таблице можно сделать вывод, что большее количество людей обеих групп активно используют ИИ в учебном процессе. При этом большинство опрошенных отмечают, что искусственный интеллект облегчает поиск информации и помогает разбирать сложные темы. Обучающиеся по ПО системе решают производственные вопросы и задачи с большей эффективностью благодаря ИИ.

Для подтверждения того, насколько искусственный интеллект может быть полезен в учебном процессе, был проведен практический кейс по маркшейдерскому делу. В этом исследовании приняли участие две группы студентов. Вторая группа ПО работала над заданием с использованием инструментов ИИ, а первая ТО (Анализ учебной и нормативной литературы, работа с картографическими и графическими материалами, ручные расчеты и построения).

Тема кейса, предложенная для изучения и анализа, была следующей: «Послепаводковый аудит карьера: спасение производства или остановка работ?»

Цель кейса заключалась в оценке способности студентов при решении задач:

1. Быстро анализировать изменения в геометрии и состоянии карьера после ЧС.

2. Применять знания по сдвижениям, устойчивости бортов и дренажу воды.

3. Оформлять экстренные маркшейдерские документы.

В основе исследования лежит кейс-метод — это описание конкретной ситуации в любой сфере, а также описание определенной проблемы или задачи. Решить кейс – значит не только осознать суть проблемы, но и тщательно проанализировать всю доступную информацию, а затем предложить одно или несколько обоснованных решений проблемы. Кейс-метод представляет собой интерактивную образовательную технологию, так как активно вовлекает всех участников в обсуждение и совместный анализ ситуации. Обучающиеся должны применить полученные теоретические знания, свои личные качества и умения для решения практической задачи, предложенной в кейсе

.

Задание было предоставлено группам заранее, для более тщательной подготовки, выделенное время на это 120 минут.

При решении кейса нужно было проанализировать проблему появления паводковой воды в карьере, замер воды в дамбах и вывод ее за пределы карьера. Вода играет большую роль в устойчивости бортов карьера и отвалов. Поэтому решение этого вопроса представляет важное значение для горнодобывающих предприятий.

На защиту работ студентам было отведено одинаковое количество времени — 10 минут, за которые нужно было показать выполненную презентацию, рассказать о выбранном решении поставленной проблемы

В процессе решения кейса группа ПО использовала также и чат-бот. Образовательные чат-боты — это программы, использующие искусственный интеллект для решения академических и административных задач

. Он помог организовать имеющуюся информацию, быстро находить релевантные данные, формулировать гипотезы и генерировать возможные решения. Чат-бот также подсказывал направления анализа, уточнял термины и предлагал примеры из аналогичных ситуаций, что значительно ускорило процесс принятия решений и повысило качество обсуждения.

Такой подход особенно полезен в образовательной практике: он способствует формированию у обучающихся навыков критического мышления, умения самостоятельно искать и оценивать информацию, а также эффективно использовать искусственный интеллект как вспомогательный инструмент при принятии решений. Более того, интеграция чат-бота делает обучение более динамичным, адаптивным и ориентированным на реальные профессиональные вызовы, в которых ИИ уже играет ключевую роль.

При подведении итогов кейса по маркшейдерии был сделан вывод: группы справились почти одинаково, но вторая ПО за меньшее время (90 минут) и предоставила более неординарное решение поставленной задачи в кейсе. Это стало возможным благодаря тому, что участники второй группы смогли эффективно интегрировать не только теоретические знания, полученные в ходе обучения, но и практические навыки, приобретенные в процессе профессиональной деятельности на предприятии. Они демонстрируют высокий уровень вовлеченности в производственный процесс: студенты обладают практическими навыками обращения с измерительными приборами и имеют доступ к использованию программных решений на основе искусственного интеллекта в условиях реального производственного процесса.

Критерии и баллы оценивания команд (рис. 1):

Внедрение и использование искусственного интеллекта потребует более серьезного и всестороннего переосмысления множества задач, обозначенных в Указе Президента РФ от 10.10.2019 № 490 (ред. от 15.02.2024) «О развитии искусственного интеллекта в Российской Федерации» (вместе с «Национальной стратегией развития искусственного интеллекта на период до 2030 года»)

, поскольку новые технологические возможности могут существенно изменить как подходы к их решению, так и сами цели, стоящие за ними. Речь идет об информатизации и автоматизации учебного процесса, поскольку традиционные методики обучения без искусственного интеллекта и когнитивных инструментов давно уже исчерпали свой потенциал и не отвечают современным требованиям .

В филиале КузГТУ практико-ориентированная модель обучения была внедрена с 2017 года. Подготовка специалистов осуществляется по ряду направлений, включая горное дело. На сегодняшний день выпущено свыше 200 специалистов, успешно трудоустроенных на предприятиях региона.

Актуальность данной образовательной модели обусловлена реальными запросами предприятий и необходимостью формирования у обучающихся профессиональных компетенций в условиях производственной среды. Это позволяет будущим специалистам не только осваивать теоретические основы, но и развивать навыки анализа и решения производственных ситуаций. В рамках практико-ориентированного обучения особое внимание уделяется вопросам обеспечения безопасной отработки месторождений, включая принятие управленческих решений по корректировке технологических параметров. Также активно используются интеллектуальные лаборатории для построения цифровых моделей карьеров, проектирования вскрышных работ, решения задач, связанных с отвалообразованием, водоотливом, и другими аспектами горнотехнической деятельности.

Практико-ориентированное обучение в совокупности с искусственным интеллектом выступает не как замена преподавателю, а как мощный педагогический инструмент, способствующий созданию гибкой, интерактивной и ориентированной на будущую профессию образовательной среды. Дальнейшее развитие и внедрение ИИ-решений в подготовку будущих специалистов требует, как методологической проработки, так и формирования у обучающихся осознанного, критического подхода к взаимодействию с технологиями — что, в свою очередь, станет залогом их успешной адаптации в цифровой экономике будущего.