1. Введение
[1]
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
[2][6][8]
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.
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
[5]
Значение искусственного интеллекта подчеркнуто и в Указе Президента РФ от 10 октября 2019 г. № 490 «О развитии искусственного интеллекта в Российской Федерации»
[7]
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 [9].
2. Методы и принципы исследования
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.
3. Основные результаты
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.
4. Обсуждение
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
[3]
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.
[10]
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
[4]
Ниже на рисунке 1 приведен итог подобной работы. В строке запроса сервиса Starryai было введено "The Orthodox church is a white circle" (для православного храма). В качестве стиля работы было выбрано "Logo".
– "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.
Результат разработки условных знаков для туристических карт
Результат разработки условных знаков для памятников природы
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.
5. Заключение
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.