ИСКУССТВЕННЫЙ ИНТЕЛЛЕКТ В ШКОЛЕ В РОССИИ И США

Статья опубликована в рамках: Международной научно-практической интернет-конференции «Актуальные проблемы методики обучения информатике и математике в современной школе» (Россия, г.Москва, МПГУ, 22 — 26 апреля 2019г.)

ИСКУССТВЕННЫЙ ИНТЕЛЛЕКТ В ШКОЛЕ В РОССИИ И США

Салахова Алёна Антоновна,
аспирант,
Московский педагогический
государственный университет

Аннотация: в статье рассматривается место искусственного интеллекта в современной американской школе (К-12) как инструмента информатизации образования и как темы в рамках курса информатики (Computer Science). Проводятся аналогии с российской системой образования.

Ключевые слова: искусственный интеллект, интеллектуальные алгоритмы, СОО, К-12, информатика.

Искусственный интеллект (ИИ, Artificial Intelligence) сегодня плотно вошёл в жизнь каждого жителя развитых стран, и необходимость понимания, что это такое и из чего состоит, для чего применяется, стала одной из особенностей современного постиндустриального общества с высокими требованиями к инженерной культуре выпускников. Согласно отчётам исследовательской компании Gartner, уже к 2020 году ИИ в виде сервисов будет присутствовать практически в каждом новом программном обеспечении или сервисе. Человек, не обладающий соответствующими знаниями и не владеющий минимальными навыками применения ИИ, будет испытывать множество неудобств, начиная от низкой конкурентоспособности на рынке труда и заканчивая проблемами в социальной жизни.

Рассмотрим подходы к решению этой проблемы, применяемые в России и США как в развитых странах.

В Российской Федерации изучение искусственного интеллекта в школе берет своё начало ещё в прошлом веке, и сегодня постепенно вновь обретает актуальность в связи с обновлением подходов и самой технологии. Существует ряд сходств и отличий с местом ИИ в школах РФ и США. Так, например, в Америке изучение ИИ как темы по информатике (прим.: Computer Science) ранее не предусматривалось.  Сегодня же искусственный интеллект изучается в старших классах в обеих странах, причём чаще – на углублённом уровне курса информатики. В России, например, в УМК Калинина И.А. и Самылкиной Н.Н. в 11 классе [6]. Основной упор у различных российских авторов делается на изучение представления знаний в интеллектуальных системах, конкретные алгоритмы и их математическое обоснование (например, в курсе Ясницкого Л.Н. [9]).

Решения на основе интеллектуальных алгоритмов применяются для автоматизации некоторых процессов контроля и сопровождения образовательной деятельности обучающихся. Отдельно подчеркнём, что применении ИИ в целях информатизации образования в России было отмечено как перспективное и важное довольно давно [8].

Сегодня в области информатизации образования искусственный интеллект в России сегодня чаще всего используется для задач контроля. Одним из популярных и обсуждаемых направлений на Московском Международном Салоне Образования (ММСО) 2018 стало применение искусственного интеллекта в досуговой деятельности школьников и в качестве виртуальных компаньонов при обучении дома.

Перейдём к США. Согласно докладу «Рынок искусственного интеллекта в образовании в США 2018-2022» (Artificial Intelligence Market in the US Education Sector 2018-2022) [1], предоставленном компанией Technavio, прогнозируется рост применения ИИ в этой стране для нужд информатизации образования до 48% процентов к 2022 году. Однако, основную роль отводят чатботам как помощникам учителя. Исследователи отмечают, что рынок ИИ и машинного обучения довольно концентрированный (географически есть лишь несколько центров активности исследований и внедрения), как и в случае с этим сектором в России. Стоит отдельно отметить, что особое внимание уделяется перспективе развития области именно в сегментации моделей ученика [2], то есть адаптации и персонализации образовательных услуг с помощью искусственного интеллекта.

Многие исследователи акцентируют внимание на то, что искусственный интеллект в общеобразовательной школе (K–12) не должен быть только инструментом для обеспечения безопасности и эффективной работы в классе, но и изучаться в качестве темы, чтобы познакомить обучающихся с условиями работы в современном мире [4]. В основном речь идёт о навыках использования готовых решений и компетенций, связанных с пониманием выбора сервисов и возможностей ИИ, и этики применения интеллектуальных алгоритмов.

Ассоциация по развитию искусственного интеллекта (AAAI) и Ассоциация учителей информатики США (CSTA) в мае 2018 года сформировали специальную рабочую группу AI4K12 [7], которая подготовила доклад со сформулированными требованиями к подготовке выпускника К-12. Требования оформлены в виде пяти идей:

  • ИИ «видит» с помощью датчиков и имеет ограничения восприятия, нуждаясь в обучении классификаторов человеком (введение в машинное обучение);
  • представление агентов: ИИ использует различные онтологии под конкретные области знаний (введение в инженерию знаний и Data Mining);
  • ИИ обучается на больших массивах данных, которые необходимо подготовить особым формальным образом (подготовка данных и обучение нейросетей на них);
  • взаимодействие с ИИ на естественном языке крайне важно для правильной интерпретации требований пользователей и правильной работы систем;
  • этика: применение ИИ может нести как позитивный, так и негативный характер, поэтому для алгоритмов и приложений необходимы этические критерии.

В США изучение искусственного интеллекта предполагается так же, как и в России, на углублённом уровне и для старших классов, что отличает наши страны, например, от Китая, где с 2019 года данная дисциплина включена в программу для начальной и средней школы, однако, в основном, в виде исторических обзоров и описаний областей применения [3]. Американская модель же предусматривает упор на практическую деятельность в свете традиционной для США педагогики Дж. Дьюи.

Кроме требований, которые в полном тексте доклада сопровождаются конкретными ожидаемыми образовательными результатами, изучение искусственного интеллекта в американской школе предусматривает участие внешних организаций во внеурочной деятельности обучающихся, включая проведение специализированных образовательных лагерей и иных форм активностей. Инициативу поддержали многие известные вузы и компании, например, MIT и Microsoft.

В 2019 году будет запущена программа Google AI experiments для учеников старших классов, предусматривающая участие детей, углублённо изучающих не только естественнонаучное направление, но и гуманитарные науки.  Программа призвана показать в проектах, как возможно применять искусственный интеллект для нужд разных научных направлений, и адаптировать выпускников к поступлению в вузы.

Помимо образовательных программ, предусматриваются соревнования, посвящённые искусственному интеллекту и интеллектуальным алгоритмам. Наиболее популярное из них – это Всемирный чемпионат по Искусственному Интеллекту для молодёжи (World Artificial Intelligence Competition for Youth) [5].

Заметим, что в России также проводятся соревнования и иные образовательные мероприятия, связанные с искусственным интеллектом. Например, «AI-Academy» от «Сбербанк» и партнёров представляет собой дистанционный конкурс, краткий курс и очный хакатон для различных возрастных групп обучающихся.

Как и в США, в РФ соревнования и иные мероприятия, посвящённые ИИ и проводимые для детей, можно разделить на две категории:

  • для широкого круга участников: проводятся с целью популяризации ИИ среди школьников, чаще включают лёгкие демонстрационные кейсы с практически готовыми решениями;
  • специализированные соревнования и курсы: посвящены решению узкоспециализированных задач, например, связанных с компьютерным зрением.

Победа в подобных соревнованиях в США дают возможность попасть в списки деканов (Dean’s List) различных университетов, позволяющие претендовать на возмещение оплат на обучение и стипендию. Кроме того, олимпиады и соревнования по искусственному интеллекту дают дополнительные баллы в табель достижений в категорию Science (причем, advanced level), что также даёт преимущества при поступлении. В России некоторые вузы проводят собственные конкурсы, предусматривающие зачисление победителей без экзаменов, а также существуют направления олимпиад, посвящённые ИИ (например, Олимпиада НТИ) и входящие в официальный список олимпиад, победа в которых засчитывается как сданный экзамен по профильному предмету.

Таким образом, можно сказать, что и в РФ, и в США мы наблюдаем обновление подходов к преподаванию искусственного интеллекта в курсе информатики, обусловленное изменениями требований к выпускникам и широкому распространению новых технологий, использующих интеллектуальные алгоритмы и большие данные.  Причём в Америке больший упор делается на практические умения обучающихся, в то время как в России обучение носит более академический характер.

ЛИТЕРАТУРА:
  1. Artificial Intelligence Market in the US Education Sector 2018-2022 // technavio URL: https://www.technavio.com/report/artificial-intelligence-market-in-the-us-education-sector-analysis-share-2018?utm_source=usa1&utm_medium=bw_wk41&utm_campaign=businesswire (дата обращения: 10.04.2019).
  2. Aylin Öztürk, Sinan Aydın Segmenting Learners in Online Learning Environments // The Online, Open and Flexible Higher Education Conference 2015 — Proceedings. [Электронный ресурс] Режим доступа: https://www.researchgate.net/publication/293175413_Segmenting_Learners_in_Online_Learning_Environments
  3. China to push for AI courses to be offered at primary, secondary schools // China Daily URL: http://www.chinadaily.com.cn/a/201903/14/WS5c89bda6a3106c65c34ee983.html (дата обращения: 10.04.2019).
  4. Robert F. Murphy. Artificial Intelligence Applications to Support K–12 Teachers and Teaching A Review of Promising Applications, Challenges, and Risks. RAND Corporation, 2018. – 20 pp. [Электронный ресурс] Режим доступа: https://www.rand.org/content/dam/rand/pubs/perspectives/PE300/PE315/RAND_PE315.pdf
  5. World Artificial Intelligence Competition for Youth 2019 // ReadyAI URL: https://www.readyai.org/waicy-2019 (дата обращения: 10.04.2019).
  6. Калинин И.А., Самылкина Н.Н. Информатика. Углублённый уровень: учебник для 11 класса. М.: БИНОМ, 2013. – 4 Гл
  7. Официальный сайт группы AI4K12 URL: https://github.com/touretzkyds/ai4k12/wiki (дата обращения: 10.04.2019)
  8. Роберт И.В. Теория и методика информатизации образования. Психолого-педагогический и технологический аспекты. М.: БИНОМ, 2014. – 400 с.

Ясницкий Л.Н. Искусственный интеллект. Элективный курс : учебное пособие. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2012. – 197 с. : ил.

Подписаться
Уведомить о
guest
11 комментариев
oldest
newest most voted
Inline Feedbacks
View all comments
Надежда Николаевна Самылкина
1 год назад

Алена Антоновна, спасибо за Ваши материалы! Как Вы думаете, сформируется ли отдельная линия в курсе информатики, посвященная именно ИИ?

Салахова А.А.
Салахова А.А.

Уважаемая Надежда Николаевна,
спасибо за вопрос. Я думаю, что сформируется линия, посвящённая новым технологиям, включающая в себя ИИ. Она будет посвящена тем технологиям, которые сложно однозначно выделить в существующие линии, поскольку они равнозначно опираются на несколько линий. Например, машинное обучение, робототехника, когнитивные сервисы, нейроинтерфейсы и т.д. Также, надеюсь, будут изучаться в линии «Компьютер» и «Представление данных» новые материалы для хранения и передачи информации.

Зарема
Зарема
1 год назад

Алёна Антоновна, тема достаточно. актуальна в наше время, так как ИИ с каждым днем стремительно развивается. Образование должно быть готово к кардинальным измерениям. Спасибо Вам за такой подробный материал. Как вы думает, сможет ли Россия в скором времени внедрить больше практической работы с ИИ, как это происходит сейчас в США? И будет ли это полезно для нашей страны?

Салахова А.А.
Салахова А.А.
Reply to  Зарема
1 год назад

Уважаемая Зарема!
Благодарю вас за вопрос и за лестный отзыв о статье.
Россия сможет, другой вопрос, что не должно быть «перекоса» в сторону исключительно практических материалов, как и в США. Важно сочетать теорию и практику, а также уделять внимание этическим вопросам применения искусственного интеллекта.
Повышение уровня изучения ИИ в школах, распространение этого поможет детям поступать на специальности, посвящённые ИИ, а также, если они, допустим, решили пойти в СПО, то им будет проще адаптироваться к новому, соверменному оборудованию.

Людмила Босова
Людмила Босова
1 год назад

Уважаемая Алена Антоновна!
Спасибо за интересный материал о месте ИИ в современной школе, за сравнительный анализ опыта России и США по этому вопросу. Скажите, Вы сознательно называете современный этап развития общества постиндустриальным?

Салахова А.А.
Салахова А.А.
Reply to  Людмила Босова
1 год назад

Уважаемая Людмила Леонидовна!
Благодарю вас за вопрос!

Вы, действительно, меня подловили. На самом деле — не всегда сознательно и не всегда к месту. К тому же, трудно провести сейчас грань, какое общество и какую страну мы можем назвать перешедшей в постиндустриальную эпоху. В данном случае корректней термин «с высоким техническим развитием». Иногда возможно использование словосочетания «с высокой общей инженерной культурой», но оно требует тщательного и детального пояснения.

alex
alex
1 год назад

в работе есть небольшое упоминание про опыт Китая в рассматриваемой тематике. Можно ли уточнить — почему Китай не вошел в обсуждение (опыт его значительно меньше или не актуален (почему?) вышеупомянутых стран? С другой стороны, интересно узнать Ваше мнение об убывающем рейтинге стран (желательно бы 5-10), которые а) лидеры в области искусственного интеллекта и б) в его изучении и использования в школе?

Салахова А.А.
Салахова А.А.
Reply to  alex
1 год назад

Добрый вечер! Благодарю за вопросы. Китай недавно пересмотрел гос.политику по данному вопросу, что способствовало развитию, даже рывку в ИИ-стартапы, изучение и поддержку будущих разработчиков через подготовку в школах. В обсуждении ранее, если говорить об Ассоциации Искусственного интеллекта в образовании, участвовали европейские страны, США и Канада, причём «кружок» довольно закрытый. Данные по лидерам отлично продемонстрированы в Актуальные тенденции рынка искусственного интеллекта и машинного обучения // TAdviser и «Инфосистемы Джет» URL: http://www.tadviser.ru/images/4/4/Исследование_Инфосистемы_Джет_и_Tadviser_рынка_систем_Искусственного_интеллекта.doc (дата обращения: 17.03.2019). Кроме того, есть аналитика, опубликованная на Statista. По стартапам и очагам исследования, на первом месте США (43%), Канада (8%), Индия (6%), Китай (5%) и Великобритания (5%). По… Read more »

alex
alex
1 год назад

спасибо за развернутый ответ!

Александр
Александр
1 месяц назад

700 школ Бельгии обучают учащихся с применением технологий ИИ.
Есть и другие примеры внедрения персонифицированной системы обучения.
Сайт действующей учебной платформы https://www.century.tech/explore-century/international/

Александр
Александр
1 месяц назад

Подход не обновляется. Пионером русской кибернетики является С. Н. Корсаков, основное стремление — усиление возможностей разума посредством разработки научных методов и специальных устройств. В первой половине XIX века он изобрел и сконструировал ряд действующих (!!!) механических устройств, функционирующих на основе перфорированных таблиц и предназначенных для задач информационного поиска и классификации. В 1832 г. (вдумайтесь, 189 лет тому назад) им была издана брошюра «Начертание нового способа исследования при помощи машин, сравнивающих идеи». По традиции того времени, брошюра была написана на французском языке. В том же году С. Н. Корсаков предпринимает попытку представить свои изобретения на суд Императорской Академии наук в Санкт-Петербурге.… Read more »