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.

avatar
  Подписаться  
newest oldest most voted
Уведомить о
Надежда Николаевна

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

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.

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.

Л.Л. Босова
Л.Л. Босова

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.

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

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.

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

спасибо за развернутый ответ!