Как искусственный интеллект меняет сферу образования
Технологии искусственного интеллекта (ИИ) с каждым годом все глубже проникают в сферу образования. Они способны изменить привычные методы и способы обучения. Возможности ИИ улучшают образовательные процессы и заставляют переосмыслить подходы к обучению. Одновременно с этим появляется ряд вопросов о негативном влиянии ИИ на сферу образования. На них обществу приходится искать ответы уже сейчас.
Развитие генеративного ИИ и массовое распространение больших языковых моделей, наподобие ChatGPT, спровоцировало новую волну обсуждений роли этой технологии. В России пока уровень проникновения ИИ в сферу образования невысок. Такой вывод делают аналитики «СберУниверситета» и GeekBrains в отчете «Управление изменениями в образовании: генеративный ИИ». Согласно исследованию, инструменты генеративного ИИ используют 13% преподавателей и 10% студентов и слушателей. При этом доля студентов, которые верят в положительное влияние технологии, выше, чем доля преподавателей, — 77% против 51%.
- Рынок ИИ в образовании
- Тенденции использования ИИ в образовании
- Недостатки и вызовы ИИ в образовании
- Перспективы ИИ в образовании
Рынок ИИ в образовании
ИИ оказывает разное влияние на отрасли экономики и сферы нашей жизни. Технологические компании получают наибольшую отдачу от внедрения. По данным экспертов McKinsey, мировой доход ИТ-отрасли за последующие два года может вырасти на 9% благодаря ИИ. В сфере образования интеграция ИИ имеет свою специфику. Основная цель внедрения технологий в образовательные процессы — это не получение экономической выгоды, а повышение качества обучения, которое сложно измерить объективной системой показателей. Тем не менее в McKinsey считают, что внедрение ИИ обеспечит рост доходов мировой индустрии образования до 4%.
Технологии разными темпами проникали в сферу образования и до сих пор не меняли ее кардинально. Модель «учитель — ученик» существует с древних времен, когда только зарождались первые школы. Она не изменилась даже после появления в образовательных учреждениях компьютеров в 60-70-х годах прошлого века. В XXI веке внедрение технологий в процесс обучения идет более активно, в первую очередь, это обусловлено широким распространением связи и интернета. Сильным стимулом стала и пандемия коронавируса, которая заставила школы и университеты по всему миру перейти на дистанционный формат обучения. В этой статье мы подробно рассказывали про приоритеты цифровизации образования в России.
Роль и доля технологий в образовании растет. По данным IMARC Group, объем мирового рынка ИИ в образовании в 2023 году достиг 3,5 млрд долларов. По оценке компании, среднегодовой темп роста рынка в следующие 10 лет составит 35,82%. В результате он доберется до 55,3 млрд долларов.
Тенденции использования ИИ в образовании
ИИ обладает большим потенциалом для индустрии образования. В первую очередь, он берет на себя автоматизацию рутинных задач, которые отнимают много времени у преподавателей. ИИ может стать проводником в обучении для студентов и школьников. Сегодня формируется рынок приложений и инструментов на базе ИИ, на основе которых можно выделить несколько тенденций.
Персонализированное обучение
Персонализированное обучение — это модель обучения, при которой образовательный процесс разрабатывается с учетом индивидуальных потребностей и стремлений учащегося. Такой подход обеспечивает более эффективное усвоение материала, повышает мотивацию студентов или школьников и помогает им достигать поставленных целей в обучении с учетом их способностей и скорости прогресса. Исследователи выделяют несколько форм персонализированного обучения, в числе которых самообразование, дифференцированное и адаптивное обучение, интеллектуальные системы. При этом такая модель обучения обязательно предусматривает качественную обратную связь и постоянную корректировку маршрута образования.
Персонализированное обучение востребовано как в корпоративном мире, так и в общем и высшем образовании. Консалтинговая фирма IndustryARC прогнозировала, что к 2024 году мировой рынок персонализированного обучения превысит 2 млрд долларов. Развитие цифровых технологий способствует его дальнейшему экспоненциальному росту.
Исследования демонстрируют, что персонализированная модель при поддержке технологий положительно влияет на результаты обучающихся. В отчете Всемирного экономического форума (ВЭФ) подчеркивается, что пока цифровым инструментам не удалось повторить преимущества индивидуального обучения (один на один с преподавателем, репетитором), но достижения в области ИИ способны улучшить ситуацию. Алгоритмы ИИ анализируют данные учеников и настраивают содержание учебных программ под их уровень, стиль и темп. Оперируя большими данными и запоминая слабые и сильные стороны ученика, ИИ прогнозирует, на каком этапе могут возникнуть проблемы с усвоением материала, и корректирует образовательный путь. Особым преимуществом инструментов на базе ИИ является способность давать обратную связь в режиме реального времени.
«01Математика» — платформа с ИИ, которая выступает в роли персонального репетитора для ученика и ассистента для учителя. Программа использует несколько алгоритмов ИИ:
- алгоритмы для взаимодействия пользователя с системой (распознавание рукописного ввода, считывание символьных ответов и др.);
- внутренняя учебная аналитика созданных материалов;
- формирование графа учебных связей материалов.
Платформа использует алгоритмы NLP (Natural Language Processing), дообученную нейросеть SBERT, статистические данные, экспертные оценки. «01Математика» строит индивидуальные траектории обучения на основе персонализированной статистики, анализирует поведение для подсказок и следующих заданий.
Автоматизация процессов и рутинных задач
Образование — сложный и многосторонний процесс, в котором помимо обучения есть большой пласт административной работы: составление отчетов, программ, расписаний, учет посещаемости и так далее. При классическом образовании предполагается, что основное рабочее время учителя должны использовать для взаимодействия с учениками. Однако, как показал опрос «Актион Образование», у российских учителей подготовка отчетов отнимает больше времени, чем работа с детьми. 42% респондентов ответили, что тратят на «бумажную работу» очень много времени.
Интеллектуальные системы помогают облегчить работу как администрации образовательных учреждений, так и учителей и преподавателей. Помимо оптимизации рутинных и бюрократических задач, инструменты на базе ИИ анализируют большие объемы информации об успеваемости, посещениях, поведении учеников. Это помогает преподавательскому составу принимать более точные решения об организации учебного процесса.
Исследование HMH показало, что учителя видят пользу ИИ в трех областях своей деятельности: в работе с документами и отчетами (51%), составлении планов уроков (48%) и написании текстов (41%).
Проверка работ учеников и контроль за поведением
Проверка домашних заданий, контрольных, лабораторных занимает много времени. Часто эту часть работы учителей и преподавателей относят к рутинным задачам. Мы решили выделить тенденцию в отдельный пункт, так как сегодня ИТ-отрасль предлагает широкий спектр решений в этой области. Оценка — это обратная связь ученику, поэтому списывать этот процесс на рутину и бюрократию не хотелось бы.
Системы оценки письменных работ анализируют, как учащийся выполнил задание, классифицируют ошибки и дают рекомендации по их исправлению. Решения на базе ИИ могут оценивать как стандартизированные тесты, так и более творческие работы, например, эссе.
AI Grader без предвзятости оценивает десятки тысяч стандартизированных тестов и дает точные оценки за письменные задания. Система анализирует оцененные человеком работы, выявляет способы оценивания, а затем имитирует работу оценщика. Разработчики заявляют, что разница между баллами от AI Grader и оценщиками-людьми составляет 1%.
Компания «Антиплагиат» разработала программу на базе ИИ для анализа школьных сочинений. Она выявляет фактические и смысловые ошибки в тексте. Согласно заявлениям разработчиков, программа находит ошибки лучше, чем среднестатистический преподаватель-эксперт. По оценкам, решение может снизить загрузку учителей минимум на 20%.
Другой класс решений на базе ИИ направлен на поддержание дисциплины в аудиториях и контроль самостоятельного выполнения заданий на экзаменах. В 2023 году ИИ следил за проведением ЕГЭ в 84 регионах. Аудитории, в которых проводится экзамен, оснащаются камерами с технологией мониторинга поведения. Система сигнализирует наблюдателям о подозрительном поведении школьников.
Системы прокторинга востребованы при дистанционной учебе и сдаче экзаменов. Они делают образование более доступным. Например, школьники из удаленных регионов могут поступить в московский вуз, не тратя деньги и время на поездку в столицу. Авторы SLDDidgital подробно разбирали преимущества прокторинга в этой статье.
Компания ProctorEdu разработала систему прокторинга для онлайн-тестирования. Программа верифицирует личность и наблюдает за тестируемым по 14 поведенческим трекерам в реальном времени. Система может работать в нескольких режимах — от автоматического до подключения прокторов. ProctorEdu интегрируется с платформами для тестирования. Система прокторинга контролирует сдачу дистанционных экзаменов и обеспечивает объективные результаты тестирования.
Виртуальные помощники и разработка учебных материалов
Различные инструменты на базе ИИ помогают учителям и ученикам оптимизировать процесс обучения. Например, используя генеративный ИИ, учителя могут быстро создавать контент для учебных материалов, презентации, однотипные задания и др. Также решения позволяют анализировать учебные метрики, адаптировать учебные программы под потребности конкретных учеников, автоматизировать рутинные операции.
Виртуальные помощники для учащихся помогают пользователям самостоятельно управлять процессом обучения. Они подсказывают траекторию, дают обратную связь, предлагают решать задания. В отличие от учителя-человека, виртуальные помощники доступны 24/7 и могут «говорить» на разных языках. Существуют также примеры цифровых учителей. Общение между учеником и системой происходит при помощи голоса, что максимально имитирует разговор с человеком. Самый доступный инструмент — различные нейросети.
Khanmigo — ИИ-ассистент преподавателя, который составляет планы уроков, вопросы к тестам и викторинам, билеты для экзаменов и др. Также сервис помогает писать тексты и предоставляет доступ к большой базе контента.
Доступность и инклюзивность образования
Виртуальные помощники и ИИ-сервисы помогают не только оптимизировать работу учителей. ИИ-инструменты решают проблемы с дефицитом квалифицированных преподавателей. Например, на юге Африки большая нехватка учителей. К образовательному процессу привлекаются люди с базовой подготовкой, а некоторым преподавателям приходится совмещать сразу несколько предметных областей. ИИ помогает им создавать качественный контент для уроков, разрабатывать планы занятий по высоким стандартам и др. Таким образом, дети из самых удаленных уголков планеты получают более качественное образование.
ИИ способен удовлетворить потребности всех групп учащихся с уникальными особенностями и ограничениями. Интеллектуальные системы, персонализированные сервисы, о которых говорилось выше, адаптируют образовательный контент под способности учеников. Более того, вспомогательные технологии такие, как обработка естественного языка и компьютерное зрение, виртуальная и дополненная реальности повышают доступность образования для людей с ограниченными возможностями. Инструменты на базе ИИ для распознавания эмоций помогают преподавателям понимать эмоциональное состояние подопечных. Это особенно важно при работе с учениками с аутизмом или эмоциональными расстройствами, которые нуждаются в эмпатичной среде обучения. Алгоритмы ИИ способны проанализировать успеваемость и поведение учащихся и выявить потенциальные проблемы. Это способствует раннему выявлению трудностей и нарушений в развитии и помогает оказать адресную поддержку.
Недостатки и вызовы ИИ в образовании
Внедрение ИИ в образование сопровождается рисками. Требуется больше исследований о влиянии технологий на наши когнитивные и коммуникативные способности. Бесконтрольное и неоправданное использование технологий может изменить развитие человечества в нежелательную сторону.
Снижение роли человека и зависимость от технологий
Чрезмерное использование ИИ-технологий в обучении может привести к тому, что живое взаимодействие между учителем и учениками, а также между самими учащимися, будет сведено к минимуму. Это негативно сказывается на развитии социальных навыков, эмоционального интеллекта и способности к критическому мышлению, которые в значительной степени формируются именно в процессе личного общения.
Кроме того, отсутствие непосредственного контакта с учителем может лишить учеников возможности получать индивидуальную обратную связь, наставничество и поддержку, которые так важны для успешного обучения. Живое общение позволяет учителю лучше понимать потребности и особенности каждого ученика, что сложно воспроизвести с помощью ИИ.
Повсеместное распространение ИИ опасно тем, что человек будет перекладывать решение задач и когнитивных функций на компьютер. В тоже время наши когнитивные способности ослабевают, так как мы перестаем их использовать. Об этой проблеме говорится в отчете ЮНЕСКО «Искусственный интеллект в образовании: изменение темпов обучения».
Сегодня сложно сказать, как именно ИИ влияет на наши когнитивные способности в долгосрочной перспективе. На этот счет есть противоречивые результаты исследований. Например, ученые изучали влияние ChatGPT на навыки творческого, критического мышления и рефлексии. Они провели эксперимент на двух группах студентов, одна из которых использовала чат-бот, другая — нет. Ученые пришли к выводу, что ИИ положительно влияет на творческое и критическое мышление студентов. Однако в статье они оговорились, что ChatGPT лишь частично повторяет человеческое творчество, которое формируется под влиянием социокультурных факторов и личного опыта. Поэтому влияние ИИ на развитие учащихся будет зависеть от педагогических стратегий.
Данные: безопасность, конфиденциальность и предвзятость
Использование ИИ в образовании сопряжено с рисками для конфиденциальности данных учащихся и педагогов. Для обучения алгоритмов требуются массивы информации. Системы обрабатывают имена, адреса, оценки, биометрические данные и даже характеристики поведения. Образовательные решения на базе ИИ должны обладать высоким уровнем защиты от взломов. Кроме этого, необходимо исключать риск раскрытия конфиденциальных сведений в закономерностях и аномалиях, которые выявляет ИИ.
В отчете The Center for Democracy & Technology (CDT) говорится, что 62% учащихся обеспокоены проблемой с безопасностью и конфиденциальностью своих данных. Эта тема также беспокоит 72% родителей. Обеспокоенность участников исследования растет с каждым годом. Аналитики объясняют тенденцию участившимися кибератаками на школы. По данным компании Sophos, в 2022 году сфера образования стала лидером по количеству атак с помощью программ-вымогателей. От действий хакеров пострадали 79% организаций высшего звена и 80% учреждений низшего. Сфера образования популярна среди злоумышленников из-за того, что в отличие от бизнеса использует более простые системы защиты данных и чаще выплачивает деньги вымогателям, чтобы быстрее закрыть проблему с утечкой.
Другой аспект работы с данными — их этичное использование. Собранные при помощи ИИ-технологий сведения не должны использоваться в коммерческих целях, если пользователи не дали на это отдельное согласие. Также они не могут использоваться против человека. В России, например, прежде чем официально поступить в школу, университет, на курсы обучающийся или родители (до достижения 18 лет) подписывают согласие на обработку персональных данных. С одной стороны, человека информируют об использовании его данных. С другой стороны, он может не до конца осознавать, как именно ими будут оперировать и насколько надежно хранить. При отказе он просто не сможет воспользоваться образовательными услугами. Это ограничивает его права и, по сути, принуждает дать свое согласие на обработку персональных данных.
Особняком стоит проблема не только с информацией об учениках и учителях, но и с данными, на которых обучается ИИ. Сегодня много споров об обучении генеративных моделей, которые используют открытые данные. Несколько западных медиахолдингов подали иски к Microsoft и OpenAI, обвинив компании в использовании контента СМИ без их согласия. Это, по версии издателей, нарушает авторские права. Модели ИИ обучаются на данных из интернета, которые находятся в открытом доступе. Газета The Wall Street Journal писала, что разработчики ИИ столкнутся с нехваткой данных для обучения уже через несколько лет.
ИИ может оказаться предвзятым, так как его обучение проходит на основе искаженных, недостаточных, некорректных данных. Его выводы и ответы могут привести к дискриминации по разным принципам. Предвзятость бывает случайной, когда разработчики изначально не закладывали в обучении модели «злого умысла». Но также ее можно создать искусственно, обучая модели на узких, необъективных, устаревших данных. При этом ЮНЕСКО отмечает, что модели ChatGPT обучаются на данных, которые в основном отражают ценности и социальные нормы стран Северного полушария. Соответственно, это ставит в неравное положение жителей Южного полушария, так как информация не отражает их социокультурный и исторический контекст.
В связи с этим использование ИИ в образовании, особенно генеративного, сопряжено с высоким риском. Не говоря уже о том, что модели вроде ChatGPT могут просто выдумывать факты и выдавать несуществующие вещи за реальные.
Цифровое неравенство
Несмотря на то, что за последние несколько лет цифровой разрыв в мире значительно сократился, все еще у 2,6 млрд человек, по данным EDISON Alliance, нет связи с интернетом. Сегодня доступ к цифровым технологиям является необходимым условием для полноценного участия в обществе и получения важных услуг, в том числе образования. Последние достижения в области технологий и ИИ распространяются быстрыми темпами в развитых странах, тем самым ускоряя их экономический прогресс. Выше мы говорили, что ИИ способен сделать образование более доступным. Однако в условиях существующего цифрового неравенства есть риск, что далеко не все люди смогут воспользоваться его преимуществами, что усугубит разрыв.
Перспективы ИИ в образовании
При интеграции ИИ в сферу образования необходимо сбалансировать потенциальные возможности и риски. В отчете ВЭФ «Shaping the Future of Learning: The Role of AI in Education 4.0» подчеркивается, что должна сохраниться центральная роль учителя в системе образования. Так как дети и молодые люди особенно уязвимы, то необходимо развивать их грамотность в области ИИ и способность к критическому анализу. Интеграция должна происходить при комплексном государственно-частном партнерстве и при взвешенной оценке воздействия. В отчете предлагается пять условий, на основе которых можно сбалансировать пользу и риски:
- В разработке образовательного ИИ должны участвовать преподаватели и лидеры индустрии, чтобы он отвечал разнообразным потребностям учащихся;
- Необходимо обеспечить защиту информации, внедряя надежные протоколы конфиденциальности и безопасности;
- Инновационные модели финансирования обеспечат беспрерывное совершенствование алгоритмов, проведение независимых испытаний и оценок решений ИИ;
- Студенты, преподаватели и специалисты сферы образования должны проходить обучение по работе с ИИ, чтобы использовать его наиболее эффективно и безопасно;
- Принципы равенства и инклюзивности должны занимать центральное место при разработке программ, обеспечивающих широкое распространение грамотности в области ИИ.
По мнению ЮНЕСКО, сфера образования недостаточно готова к грамотной интеграции ИИ. По данным опроса организации среди школ и университетов, только порядка 10% из них имеют стратегию или официальные политики использования генеративного ИИ. В сентябре 2023 года ЮНЕСКО выпустило первое Глобальное руководство по использованию генеративного ИИ в образовании и научных исследованиях. Ключевое предложение организации — введение возрастного ценза в 13 лет на работу с программами ИИ. Организация призывает государства разработать нормативную базу применения ИИ в образовательных учреждениях.
В докладе АНО «Цифровая экономика» отмечается, что в России сфера образования находится на раннем этапе внедрения ИИ и отстает от приоритетных сегментов экономики. При этом у индустрии есть особая потребность в ИИ-инструментах. Авторы исследования подчеркивают, что использование ИИ в российском образовании соответствуют общемировым тенденциям. Эксперты доклада также подготовили рекомендации профильным федеральным и региональным органам власти и образовательным учреждениям по распространению ИИ. В частности, они предлагают реализацию крупных инфраструктурных проектов для поддержки внедрения ИИ в гособразование, поддержку отечественных разработок, обучение и поддержку преподавателей, адаптацию учебных программ и др.
В обзоре наиболее актуальных трендов развития образования эксперты Института образования НИУ ВШЭ, описывая возможные сценарии будущего индустрии, допускают масштабную диджитилизацию в привязке к технологиям ИИ. Также говорится о формировании глобальной образовательной цифровой инфраструктуры, с помощью которой может быть реализован принцип «образование через всю жизнь». Эксперты предполагают, что школы перейдут в цифровой формат. При этом неминуемо их роль снизится. Однако в ближайшее десятилетие этот вариант развития образования вряд ли будет реализован.
