УДК 378

Искусственный интеллект в контексте визуализированного обучения

Артем Игоревич Корыгин – аспирант художественно-графического факультета Института изящных искусств Московского педагогического государственного университета.

Юлия Федоровна Катханова – доктор педагогических наук, профессор кафедры дизайна и медиатехнологий в искусстве Института изящных искусств Московского педагогического государственного университета.

Аннотация: В статье проводится анализ вопросов, связанных с повышением эффективности образовательного процесса при использовании средств визуализации с участием искусственного интеллекта. Эти средства направлены на стимулирование активности мышления и когнитивной деятельности учащихся. Подчеркивается, что визуализация учебной информации, поддерживаемая искусственным интеллектом, должна не только предоставлять демонстрацию, но и активизировать учебно-познавательную деятельность студентов. В связи с этим обсуждается необходимость нового взгляда педагогов на роль визуальных средств в обучении, а также освоение новых методов и инструментов их создания и использования. Рассматриваются современные средства визуализации учебной информации, включая информационно-коммуникационные технологии, способные сделать учебный контент мультимедийным и интерактивным. Статья аргументирует необходимость овладения преподавателями методами и инструментами визуализации учебного материала, а также предлагает их практическое применение в контексте интеграции искусственного интеллекта с целью оптимизации процессов образования и повышения качества освоения учебного материала.

Ключевые слова: визуализация учебной информации, визуализированное обучения, искусственный интеллект, информационные технологии, эффективность образовательного процесса, информационно-коммуникационные технологии, активизация мыслительной деятельности. инструменты визуализации, педагогические методы.

В современном образовании важность эффективного учебного процесса непрерывно акцентируется на поиске инновационных подходов к обучению. Связанно это с усложнением окружающего информационного пространства и окружающей среды в целом, постоянная разработка и внедрение новых информационных устройств, созданием принципиально новых видов технологий. В этом мире, постоянно усложняющимся, происходит рождение нового вида визуальной культуры, в котором информация является не только абстрактной характеристикой, но и объектной, обращенной в графическую форму. Происходит это благодаря необходимости человека в организации большого количества информации в более удобную и понятную для восприятия форму. Современная педагогика не стоит на месте и все чаще можно заметить, как в процессе обучения, в школах или высших учебных заведениях используются методы визуализированного обучения, в котором визуализация является инструментом репрезентации учебной информации. По своей сути, это попытка обуздать обильный объем информации, который является теоретической и практической основой для обучающихся. Благодаря этому у обучающихся развивается вербально – визуальное восприятие, с помощью которого осмыслить большой объем данных куда проще, чем в менее организованном виде.

Однозначно можно утверждать, что возросшая роль визуализации информационного пространства неразрывно связанна, в первую очередь, с активным использованием цифровых средств получения информации, социальными сетями, мессенджерами, в которых информация представляется часто в емкой графической форме: символы в пользовательских интерфейсах, метки, различные графические объекты. То есть, современный обучающийся уже с раннего возраста привык воспринимать информацию в графически – изобразительном виде, через образные и ассоциативные формы. Важно так же отметить, что происходит это не только на уровне взаимодействия «человек – интерфейс», но и в рамках межличностного взаимодействия людей, в котором вербальное общение становится менее объемным, в сравнении с образно – иллюстративным. Подтверждение этому заключается в упрощении лексики в угоду визуальным средствам общения, появление различного рода стикеров, смайликов, и пр. в социальных сетях.

Исходя из утверждения о том, что современная информационная и коммуникационная эпоха ставит новые методологические, прикладные и практические проблемы, современная педагогика должна отвечать этим вызовам. Роль визуализации учебной информации в современном образовании чрезвычайно высока. Главное, на чем основывается визуализированное обучение – это принцип наглядности. Согласно Я. А. Коменскому [2, с.61] образовательный процесс – это «целенаправленное наблюдение, воспринимаемое нашими органами чувств». В данном контексте, дидактическая значимость процессов мультимедиа-визуализации заключается в их возможностях не только иллюстрируют учебный материал, но и способствуют активизации мыслительной и познавательной деятельности обучающихся.

Среди видов визуализации учебной информации, исключая такие привычные уже виды, как таблицы, графики, схемы, можно выделить несколько, хорошо зарекомендовавших себя в процессе обучения как в школе, так и в высших учебных заведениях:

Таймлайн – определенный отрезок времени, на который наносятся различные события с целью организации информации. Такого рода мультимедийная визуализация используется в работе с анализом биографических материалов, оценке творчества конкретного человека на протяжении какого-то времени, формированию у обучающихся систематизированного и организованного взгляда на исторические процессы, а также помогает производить управление проектами (появляется возможность видеть этапы реализации, сроки окончания, промежуточные элементы)
Интеллект – карта – это структурированная карта, в составе которой находятся разнообразные концепции, идеи и любая другая информация в зависимости от задачи. Интеллект – карту так же часто называют ментальной картой, картой мыслей, диаграммой связей, ассоциативной картой. Ее главная задача – организация большого количества информации в емком графическом виде, с определением главных и второстепенных элементов, а также планирование времени.
Скрайбинг – это техника относится к репрезентативным. Главная ее задача – сопровождение произносимой речи, вербальной информации, свободными рисунками на листе бумаги, школьной доске, интерактивной доске. Благодаря скрайбингу рассказчик может иллюстрировать ключевые моменты рассказа и показывать взаимосвязи между ними. В итоге у слушателя появляются стойкие визуальные ассоциации с произносимой речью, что обеспечивает высокий процент усвоения информации.
Инфографика – это эффективный графический метод передачи информации, фактов и знаний. Она представлена в формате плаката, который включает таблицы, диаграммы и разнообразные графические элементы. Основная цель инфографики - информировать, представить большой объем информации в структурированном и понятном виде. В образовательном процессе инфографика применяется с целью организации целенаправленного усвоения информации, запоминания фактов с помощью графических образов, отображения ключевых аспектов изучаемого материала, коммуникации знаний и результатов исследований, обработки и анализа данных исследований, развития критического мышления, а также формирования навыков функционального чтения.

Это только малая часть из тех видов визуализированного обучения, которые используются сейчас в процессе обучение различным дисциплинам. Различные методики применяются, как и в среднем образовании, так и в университетах. Причем, их реализация не привязана к конкретной дисциплине или роду деятельности, в силу своей универсальности и лабильности, все они могут быть использованы в разных условиях и для разных обучающихся. Можно однозначно сказать, что «Как показала практика, применение приёмов визуализации учебной информации способствует значительному повышению качества знаний и обеспечивает возможности развития учебного процесса, в частности расширяя потенциал метода проектов, что обеспечивает формирование более широкого набора приобретаемых компетенций» [1, с. 303] Однако, если об визуализированном обучение у нас есть какое-то представление благодаря исследованиям и практическому применению, то, возвращаясь к современным вызовам, появляется вопрос, можно ли интегрировать технологии искусственного интеллекта в такого рода обучение и какие положительные и негативные моменты можно выделить.

ИИ (искусственный интеллект) как самостоятельный термин появился в 1956 г. и введен Дж. Маккарти – американским информатиком, логиком – теоретиком, который первым продемонстрировал возможности ИИ на практике в университете Карнеги – Меллона. С тех пор сфера разработки и интеграции ИИ в различные сферы жизни постоянно находилась в движении, особенно в последнее десятилетие, охарактеризовавшееся резкий скачком в области развития искусственного интеллекта и облачных технологий. На данный момент ИИ активно используется при написании различных текстов, прогнозировании различных событий в науке, мультимедиа – технологиях, в быту. Однако, в сфере образования искусственный интеллект развит не очень сильно. Сейчас он используется либо в виде инструмента, упрощающего рутинную работу преподавателя – системы оценивания студентов (Knewton), исправление ошибок обучающихся (Duolingo), проверка самостоятельных работ, интегрированная в сервисы с онлайн-курсами (Coursera, Stepic, Udasity), либо в виде инструмента, упрощающего создание образовательных материалов (ChatGPT, Midjorney, Kandinsky, Rytr, Writesonic, YandexGPT, Looka и др.). Такие технологии используются на данный момент как преподавателями, так и студентами для ускорения работы, улучшения исходных материалов, добавления мультимедийных элементов в работу.

Но если перевести фокус внимания на визуализированное обучение, то в этом контексте искусственный интеллект и нейросети не используются абсолютно. В целом, это связано с тем, что до сих пор не везде практикуются методы визуализации учебной информации и во многих учебных заведениях процесс обучения ведется традиционными методами, а о внедрении искусственного интеллекта в этот процесс не идет речи. Однако, важность развития технологий ИИ на сегодняшний день, с учетом прогнозов его реализации закреплено в указе Президента РФ «О развитии искусственного интеллекта в Российской Федерации» от 10.10.2019 №490. В нем отмечается, что «в настоящее время в мире происходит ускоренное внедрение технологических решений, разработанных на основе искусственного интеллекта, в различные отрасли экономики и сферы общественных отношений. По оценкам экспертов, ожидается, что благодаря внедрению таких решений рост мировой экономики в 2024 году составит не менее 1 трлн. долларов США. Указанные тенденции обусловлены следующими факторами:

а) общий ("сквозной") характер применения прикладных технологических решений, разработанных на основе искусственного интеллекта;

б) высокая степень влияния технологических решений, разработанных на основе искусственного интеллекта, на результативность деятельности организаций и человека, в том числе связанной с принятием управленческих решений;

в) высокая доступность инструментов (в том числе программ для ЭВМ с открытым кодом) для разработки на основе искусственного интеллекта технологических решений;

г) потребность в обработке больших объемов данных, создаваемых как человеком, так и техническими устройствами, для повышения эффективности экономической и иной деятельности» [3]. В соответствии с этим указом, можно утверждать, что активное внедрение современных технологий искусственного интеллекта в образовательное пространство является государственной необходимостью, подтвержденной документами.

Возвращаясь к непосредственной теме статьи, хотелось бы выделить несколько нейросетей, которые могут быть интегрированы в процесс обучения с использование методик визуализации учебной информации:

Tome, Gamma, Prezo – главная задача этих нейросетей заключается в создании презентаций на основе текстового запроса. В целом, у них схожий интерфейс, функционал и модель искусственного интеллекта. Пользователь пишет тему презентации, количество необходимых слайдов, а нейросеть генерирует их, создавая приятную визуальную и смысловую часть, элементы которой потом можно изменить и исправить (так как известно, что на данный момент нейросети периодически создают некорректные изображения или тексты с ошибками). В контексте визуализированного обучения, нейросети такого рода могут облегчить работу педагога, автоматизировав процесс создания тематических презентаций. Презентации являются уже привычной основой для ведения наглядного обучения, так что инструменты такого рода несут огромную пользу для преподавателей.
Spiritme, Movio – эти нейросети способны создавать видео с виртуальным диктором по исходному тексту. Внешний вид «персонажа» полностью настраиваемый, что представляет вариативность по созданию мультимедийных видеороликов. Благодаря таким инструментам преподаватель может создавать серии мультимедийных видео уроков, при этом не занимаясь монтажом видео, постановкой камеры. Это особенно актуально для учителей, у которых нету технических средств для создания такого рода контента. В итоге мы получаем визуализированную лекцию, с виртуальным лектором. Если объединить эту технологии с интерактивными презентациями, то кроме визуальной составляющей, добавляется еще и интегративная, что крайне важно в процессе визуализированного обучения.
Midjourney, Dall-e, Kandinsky, Iconify, Looka, Interior AI – эти нейросети объединены вместе как ИИ, способный создавать визуальный контент. К нему относятся различные иллюстрации, логотипы, эскизы интерьеров и тд. Практически во всех них реализован принцип генерации изображения по текстовому запросу, однако все они работают на различных моделях искусственного интеллекта, поэтому результаты несколько отличаются по стилистике. По нашему мнению, такого рода нейросети, способны сыграть ключевую роль в процессе визуализированного обучения, так как напрямую связанны с переводом исходного информационного элемента в графический. Данная технология может помочь студентам в визуализации своих идей, представлении сложной теоретической учебной информации в графическом виде. У преподавателей же появится возможность создавать иллюстративный графический контент, благодаря которому можно улучшить образовательный процесс, усилить вовлеченность обучающихся, активизировав их образное и визуальное мышление.

Это только малая часть нейросетей, которые уже на данный момент можно найти в интернете. Следует отметить, что каждый день появляются новые их разновидности, модели и задачи, с которыми нейросети способны справляться, расширяются каждый день. Это возлагает на педагогику определенные требования по тому, в каком виде интегрировать эти технологии, какие они имеют плюсы и минусы, в каком виде эти технологии должны участвовать в образовательном процессе и как они должны синергировать с традиционными образовательными методиками.

Таким образом, в современном мире важно не только актуализировать уже имеющиеся технологии, используемые в образовательном процессе, но и интегрировать новые, в частности технологии визуализированного обучения и искусственный интеллект. И если, о чем говорилось ранее, технологии мультимедийной визуализации учебной информации уже присутствуют в различных видах в педагогической практике, то использование искусственного интеллекта в этих технологиях имеет малый процент. Поэтому, как следует из указа президента, необходимо производить качественный анализ, оценку и внедрять их в процесс обучения, в частности, в технологии визуализации учебной информации, что в конечном счете положительно скажется на вовлеченности обучающихся, избавит от монотонной работы и позволит сконцентрироваться непосредственно на процессе получения знаний и умений.

Список литературы

Лобашев И.В., Лобашев В.Д. Визуализация информации в образовательном процессе // Вестник Костромского государственного университета. Серия: Педагогика. Психология. Социокинетика. 2021. Т. 27, № 4.С. 299–304. ISSN 2073-1426. https://doi.org/10.34216/2073-1426-2021-27-4-299-304
Селевко Г.К. Энциклопедия образовательных технологий: в 2 т. М.: НИИ школьных технологий, 2006. 576 с.]
Указ Президента Российской Федерации от 10.10.2019 г. № 490 О развитии искусственного интеллекта в Российской Федерации (Дата обращения: 29.11.2023. Режим доступа: http://www.kremlin.ru/acts/bank/44731/page/1)