Тема: «Использование искусственного интеллекта для повышения интереса школьников к естественно-математическим и гуманитарным дисциплинам»
Проект подготовили обучающиеся школы-гимназии №7 (город Тараз): Алиева Томирис, Оразбек Аяжан, Пикалова Ника, Рахманберді Саида, Тайров Ибрагим
Руководитель: Вавулиди Илария Игоревна (учитель русского языка и литературы школы-гимназии №7, город Тараз)
Аннотация
Данный проект посвящен актуальной теме использования искусственного интеллекта (ИИ) для повышения интереса современных школьников к обучению. Актуальность работы обусловлена тем, что традиционные методы обучения утрачивают эффективность в эпоху стремительной цифровизации, в то время как дети охотно используют технологические инструменты в повседневной жизни. Целью проекта является помощь учителям в освоении нейросетей для создания увлекательных и наглядных уроков.
Авторы проанализировали научные труды и апробировали широкий спектр ИИ-платформ, включая ChatGPT, PhET, Labster и HeyGen. В работе предложены практические методики для естественно-математического блока (виртуальные симуляции, генерация разноуровневых задач) и гуманитарного направления (создание видеоконтента, интерактивные чат-боты с историческими личностями и героями книг).
Важной частью исследования стал социологический опрос, который провели среди 127 человек (учителей, студентов и школьников). Результаты показали, что 82% опрошенных поддерживают внедрение ИИ в учебный процесс, а 74% считают, что нейросети облегчают понимание сложных тем. В заключении подчеркивается, что ИИ должен служить вспомогательным инструментом, дополняющим, но не заменяющим роль педагога-наставника. Работа демонстрирует, как грамотная интеграция технологий способствует развитию познавательной активности и повышению успеваемости учащихся.
ВВЕДЕНИЕ
Мы живем в эпоху стремительной цифровизации всех сфер жизни, и образование не является исключением. Искусственный интеллект стал частью повседневной жизни всего человечества. Сегодня он используется в самых разных областях: от медицины и науки до творчества и повседневного общения. Миллионы специалистов имеют возможность облегчить себе работу, используя нейросети, и учителя также имеют право использовать их в своей профессиональной деятельности.
Современные технологии позволяют значительно упростить подготовку к урокам, сделать обучение более интересным и доступным для учащихся. С помощью искусственного интеллекта можно быстрее находить нужную информацию, создавать наглядные материалы, придумывать задания и даже проверять работы. Это помогает учителю экономить время и уделять больше внимания самим ученикам [1].
Кроме того, использование нейросетей делает уроки более современными и понятными для детей, ведь они сами активно пользуются технологиями в повседневной жизни. Когда обучение связано с привычной для них цифровой средой, повышается интерес к предмету и мотивация к обучению.
Актуальность: современные ученики с раннего детства погружены в социальные сети, из-за чего традиционное обучение стремительней утрачивает свою эффективность. Значительная часть современных школьников испытывает трудности с усвоением учебного материала. При этом детям очень нравится работать с цифровыми инструментами и игровыми платформами.
Цель проекта: помочь учителям освоить использование искусственного интеллекта в работе, чтобы сделать уроки более интересными и привлечь внимание учеников. Показать, как можно применять современные технологии на уроках в повседневной практике, чтобы повысить мотивацию учащихся и улучшить их успеваемость.
Задачи:
- Проанализировать труды зарубежных и отечественных ученых;
- Найти и опробовать разнообразные ИИ-платформы;
- Провести социальный опрос при помощи Google-формы;
- Сделать вывод.
Методы:
— метод анализа и синтеза;
— сравнительный анализ;
— социологический опрос;
— метод моделирования;
— цифровые методы (Использование ИИ-инструментов: ChatGPT / Claude / GigaChat; генерация изображений (Kandinsky, Shedevrum и др.); создание видеоконтента).
Искусственный интеллект и его значение
Искусственный интеллект (ИИ) — это область компьютерных наук, создающая системы, способные имитировать когнитивные функции человека: обучение, анализ данных, распознавание речи/образов и принятие решений. ИИ нужен для автоматизации рутинных задач, обработки огромных объемов данных, прогнозирования, персонализации услуг и создания контента. Искусственный интеллект работает, анализируя огромные объемы данных для поиска закономерностей с помощью алгоритмов машинного обучения и нейронных сетей.
Согласно мнению Н.А. Шобонова, М.Н. Булаева, С.А. Зиновьева, которое они изложили в своей научной статье «Искусственный интеллект в образовании»: «Нейронные сети – это математическая модель, массивный вычислительный код, способный выдавать предсказание путем решения поставленной интеллектуальной задачи на основе оценки критериев заданного вопроса, анализируя огромное количество информации, баз данных, искусственный интеллект составляет наиболее реально действительный и верный ответ» [2, с. 288].
Иными словами ИИ – это очень полезный ресурс, применяемый повсеместно. Его системы похожи на человеческое мышления, что делает его в большей степени полезнее для различных областей жизни.
В настоящее время ресурсы искусственного интеллекта используются людьми разных возрастов для решения различных задач и удовлетворения своих потребностей.
Более подробно использование искусственного интеллекта в современном мире описали А.В. Горохов, В.А. Мартынов, В.А. Гаврин в своем труде [3]. Они выдвигают следующую позицию: в первую очередь, люди используют ИИ для «решения задач, которые требуют человеческого осмысления» [3, с. 160], также «искусственный интеллект должен находить методику решения сложных задач, оптимизируя временные затраты, занимаемые объемы физической памяти и человекоресурсы» [3, с. 160]. Авторы считают, что ИИ «должен моделировать наивысшую нервную деятельность человека» и «искусственный интеллект должен использовать свои данные, чтобы самостоятельно обучаться» [3, с. 160].
Все вышеперечисленные возможности искусственного интеллекта отлично подходят для решения педагогических задач и могут значительно сэкономить время педагогу на подготовку материалов к уроку.
Считают, что искусственный интеллект способен адаптироваться в соответствии с потребностями студентов: «Разработанные системы программного обеспечения ИИ помогают работать над слабыми сторонами студентов». Также они утверждают, что благодаря ИИ учиться можно в любое время, что является абсолютной правдой, так как ресурсы искусственного интеллекта доступны в любое время, если, конечно же, у человека имеет выход в Интернет [4].
Наше исследование мы поделим на несколько смысловых блоков (по предметным направлениям): блок естественно-математических наук (физика, химия, биология, математика) и общественно-гуманитарных (история, литература).
В данных блоках мы опишем те ресурсы, которые можно использовать учителю во время подготовки к урокам и распишем цели и задачи данных платформ.
Использование новых технологий и интерактивов в преподавании естественно-математических наук.
Учащиеся считают физику и химию сложными и скучными предметами. Главная причина – разрыв между теорией и жизненной практикой. На уроках школьники просто заучивают формулы или химические реакции, не понимая, где и когда эти знания применяются. В предметах часто используются абстрактные понятия, такие как: атомы, молекулы и силы, которые нельзя увидеть собственными глазами, а значит и понять, как они работают. Из-за непонимания предмета, угасает интерес изучать его дальше.
Чтобы решить данную проблему необходимо изменить подход к обучению, сделав его наглядным и практичным. Именно тут учителю и может помочь искусственные интеллект и интерактивы.
Рассмотрим на примере школьного предмета – физики.
Как было сказано ранее, физика — это наука с множеством абстрактных понятий.
В объяснении физики может способствовать:
- Симуляции – это способы показать, как работают те или иные процессы.
- Виртуальные лаборатории – это онлайн-платформы, имитирующие реальные научные лаборатории
- ИИ ассистенты – это цифровые помощники на базе нейросетей.
Наши рекомендации ситуационных программ, разработанных для изучения физики и работы с моделями:
- PhET Interactive Simulations – это образовательный сайт, предлагающий бесплатные интерактивные симуляции по различным предметам.
- Virtual Physics Laboratory / Open Source Physics –это сайты, в которых предоставлены компьютерные лаборатории, где педагогам легче продемонстрировать физические модели и законы природы.
- Physion – это программное обеспечение для создания интерактивов, где объекты взаимодействуют согласно законам физики.
- BilimLand –это образовательная платформа с имитациями, где можно более подробно и безопасно провести разные физические опыты
- ВиртуЛаб (VirtuLab) – это старейший ресурс с онлайн-экспериментами по физике, химии и биологии.
- Kampus AI – это умный чат-бот, созданный с целью помощи в учебе, может разобрать непонятную тему, а также решить задачи.
- Бетафизикс – это мобильное приложение, позволяющая решать задачи по тексту или фото, выдавая формулы и поясняя их.
- Physics GPT – это искусственный интеллект, способный разъяснить сложные темы простым и понятным языком.
Как же ИИ может помочь и ученикам, и учителям?
Способ 1. ИИ-ассистенты для решения задач.
ИИ-ассистенты могут выступать в роли своеобразных репетиторов, к которым можно обращаться за подробным объяснением материала при возникновении затруднений. При этом учителю важно подчеркнуть, что нейросети не следует использовать для списывания; их основная задача — помогать учащимся проверять собственные решения и выявлять допущенные ошибки.
Для этого нужно, чтобы учитель разъяснил, как правильно писать запрос нейросети для проверки выполненного задания. То есть ученик сначала сам выполняет задание, данное учителем, а уже потом пишет запрос нейросети, в котором просит проверить его работу и указать на ошибки. Таким образом ученик будет способен сам решать задачи, при этом не просто списывая у искусственного интеллекта, а используя его как помощника.
Способ 2. Симуляции и виртуальные лаборатории.
Во время объяснения темы урока учитель может предложить провести эксперимент в виртуальной лаборатории для более наглядного представления материала. На примере темы закона Ома это может выглядеть так:
Учитель заходит на один из предложенных нами сайтов, к примеру PhET Interactive Simulations, находит симуляцию с темой «закон Ома» и предлагает ученикам повысить напряжения в цепи с батарейкой, резистором и лампочкой. В результате эксперимента ученики могут увидеть, как лампочка загорается ярче и сделать вывод.
Виртуальные лаборатории позволят сделать всевозможные эксперименты безопаснее и поспособствуют повышению качества знаний.
Перейдем к химии.
В химии, так же, как и в физике, ученикам требуется совмещать теоретическую часть с практическими опытами.
Но в некоторых школах нет специального оборудования и реактивов для практической части урока. Без опытов, химия полностью становится теоретическим предметом.
Чтобы проведения опытов было безопаснее и не затрачивало огромное количество расходных материалов, мы рекомендуем рассмотреть Labster, Virtual Chemistry Lab – это виртуальные 3D лаборатории, они используются в университетах по всему миру.
Ниже мы приведем в пример способы, которые помогут облегчить образовательный процесс учителям химии.
Способ 1. Анализ химических соединений с помощью искусственного интеллекта.
Понимание химических процессов невозможно без изучения строение вещества. Поскольку атомы и молекулы –это невероятно маленькие частицы, конечно же увидеть химическую структуру своими глазами не получиться. Для этого нужно определенное оборудование – сверхмощный электронный микроскоп, так как он имеет огромную стоимость и его очень трудно обслуживать, школы его не используют. Обычно в школах просто делают макеты молекул из пластилина или других материалов, дабы наглядно показать, как они выглядят в 3D пространстве. Учебным заведениям будет легче применять искусственный интеллект для точной демонстрации и анализа химической структуры веществ.
MolView или ChemDraw – отличные ИИ-инструменты, помогающие в изучение данной темы.
Во-первых, эти сайты позволят увидеть, как атомы соединяются друг с другом и образуют химические структуры.
Во-вторых, если ученикам будет виден процесс образования химических структур, им легче будет понять взаимосвязь строения и свойства.
В-третьих, этот процесс можно преподнести как игру-конструктор, где обучающиеся сами соединяют молекулы и запоминают формулы.
Эта методика позволит не просто заучивать теорию, а даст полное понимания основ предмета.
Способ 2. Генерация задач на основе ИИ.
Учителя тратят много времени на подготовку заданий из-за необходимости делать их разной сложности. Кто-то быстро схватывает материал, кому-то нужно немного времени на осмысление базы урока. Работу по составлению разных вариантов задач может взять на себя языковые модели искусственного интеллекта.
DeepSeek, YandexGPT отлично справляются с составлением различных задач, как и все языковые модели искусственного интеллекта, они обучены на огромном количестве текстов для понимания человеческого языка.
Как учитель может использовать их:
- Запрос нейросети.
Педагог просит нейросеть составить задачи:
«Составь три задачи на тему “ Молярная масса и количество веществ”. Первая – базовая, решается через одно действие. Вторая – средний уровень, с пересчетом через массу. Третья – сложная, где нужно самому подобрать формулу».
- Получение готовых задач.
ИИ выдает три варианта задач, которые соответствуют указанному уровню. Задачи не повторяются и их можно легко скорректировать.
- Комфорт для учеников.
Учитель дает эти задачи ученикам основываясь на их уровень знаний, что позволяет сильным ученикам не терять интерес, а слабым, не терять веру в свои силы.
Таким образом, если объяснять химию и физику через виртуальные эксперименты и с помощью ИИ, ученики перестанут просто заучивать материал учебников, начнут понимать суть предметов и тем самым повыситься их успеваемость.
Использование новых технологий и интерактивов в преподавании гуманитарных наук
Для современных школьников гуманитарные предметы вроде истории и литературы утратили былой интерес, ввиду того что у учеников в целом снизилось вовлеченность к чтению из-за того, что они больше проводят время в телефонах.
Ученики перестали воспринимать длинные тексты, не могут анализировать поступки исторических фигур и героев произведения. Все это кажется им нудным. Использование новых технологий – вернет интерес к гуманитарным наукам.
История – это наука, которая позволяет нам изучить развития общества, сохраняет память о наших предках и помогает учиться на их ошибках.
Ученики привыкли считать историю нудным предметов, потому что изучение истории зачастую сводится к простому чтению и зазубриванию. В истории очень много дат и значимых личностей, что делает эту науку сложной для запоминания. Искусственный интеллект поможет «оживить» историю и покажет, что это очень интересная наука.
Литература – это целое искусство, посвящённое чувствам и выражениям мыслей человека. Но этот предмет вызывает неприязнь у подрастающего поколения из-за сложного литературного языка. Многие ученики либо не дочитывают произведения, либо же пользуются краткими пересказами.
Новые технологии способны поменять ситуацию, главное не использовать их как заменителей чтения.
Ниже мы рассмотрим способы, которые помогут облегчить восприятие данных предметов.
Способ 1. Чат-бот с исторической личностью или с героем произведения.
В случае истории, понимание мотивов и причину поступков того или иного исторического лица, позволит увидеть логику действий этого человека, а значит и легче усвоить материал учебника.
В случае литературы, чат с персонажем, поможет в анализе произведения и образа героя.
Учитель создает ИИ-бота (за основу можно взять ChatGPT, GigaChat или Claude), который получает определенную инструкцию, ученик в свою очередь задает ему, интересующие его вопросы.
Как это выглядит:
Учитель вбивает в чат-бот инструкцию поведения:
«Ты – Наполеон I, французский император и великий полководец. Отвечай на вопросы только основываясь на исторические факты. Твоя цель – объяснения государственного устройства во Франции (1799г)» или «Ты – Хлестаков, главных герой произведения “Ревизор”. Отвечай на вопросы сохраняя стиль речи персонажа и делай это с использованием лексикона XIX Твоя цель – донести до собеседника суть комедии».
Ученик проводит интервью с ИИ:
— Как устроена власть? Зачем нужен парламент?
— Что вы думаете об обществе уездного городка? Вы правда дружите с Пушкиным?
В результате ученик может сделать конспект этого диалога, для большего закрепления темы.
Способ 2. Создания учебных видео через ИИ.
Современное поколение ежедневно просматривает миллионы коротких видео, из-за этого уровень их концентрации заметно снизился. По этой причине они иначе воспринимают информацию на слух и при чтении у некоторых возникают проблемы с визуализацией образов героев.
Стандартные способы визуализации (картинки в учебниках, кадры из художественных фильмов и многое другое) потеряли свою актуальность.
Дабы привлечь их внимание, преподавателям следует делать упор на визуальный контент.
Некоторые нейросети способны рисовать, анимировать и даже генерировать целые «фильмы» стоит лишь написать им внятный промт, но чаще всего качественные видеоролики создаются в несколько этапов:
- Написание сценария ChatGPT или Claude
- Создание изображения Kandinsky 3.0 / Shedevrum / FusionBrain
- Анимация и озвучка HeyGen
Учитель выбирает историческое лицо или персонажа, пишет промт нейросети для создания сценария, далее создает изображения и наконец то “оживляет” картинку.
Это может выглядеть так [5]:
Рисунок 1,2 – Сгенерированные изображения при помощи ChatGPT
Данные платформы были предложены учителям русского языка и литературы нашей школы. Педагоги изучили данные сайты, а также использовали их у себя на занятиях, чем поделились с нами.
Так, учителям понравилась платформа HeyGen, которая имеет возможность анимировать изображения. У учителя 5-х классов получилось анимировать Соловья из сказки О. Уайльда «Соловей и Роза», изображение которого заранее сгенерировал ChatGPT. У учителя, преподающего у 6-х классов, появилась возможность оживлять портреты писателей. Так, на одном из уроков, с детьми разговаривал сам Л.Н. Толстой. Такое же получилось сделать и у учителя 8-х классов. Открыл новую главу рассказов ребятам сам А.П. Чехов.
По словам учителей, сделать подобные видеоролики не составляет труда, но они вызывают колоссальный восторг у ребят разных возрастов.
Таким образом, снижение интереса школьников к гуманитарным предметам связано не столько с их сложностью, сколько с изменением способов восприятия информации современными детьми. Традиционные методы обучения уже не в полной мере отвечают их потребностям, поэтому возникает необходимость интеграции новых технологий в образовательный процесс.
Использование искусственного интеллекта позволяет сделать историю и литературу более наглядными, интерактивными и доступными для понимания. Такие методы, как общение с ИИ-персонажами и создание визуального контента, помогают «оживить» учебный материал, развивают интерес к предмету и способствуют более глубокому осмыслению информации.
При этом важно помнить, что технологии должны не заменять чтение и анализ, а дополнять их. Грамотное сочетание традиционных и цифровых методов обучения позволит повысить вовлечённость учащихся и вернуть интерес к гуманитарным наукам.
Для удобства мы собрали все платформы и ссылки на них в таблицу ниже:
Таблица 1 – ИИ-платформы и ссылки на них
|
Название |
Предмет |
Ссылки |
|
Kandinsky/Шедеврум |
Универсальные |
|
|
GigaChat/ChatGPT |
Универсальные |
|
|
PhET Interactive Simulations |
Физика, Химия, Биология |
|
|
Virtual Physics Laboratory/Open Source Physics |
Физика, Математика |
|
|
Physion |
Физика |
|
|
BilimLand |
Универсален |
|
|
ВиртуЛаб (VirtuLab) |
Физика, Химия, Биология |
|
|
Kampus AI |
История, Литература, |
|
|
Бетафизикс |
Физика |
|
|
Physics GPT |
Физика |
|
|
Labster |
Биология, Химия, Физика |
|
|
Virtual Chemistry Lab |
Химия |
|
|
MolView/ChemDraw |
Химия |
|
|
DeepSeek |
Универсален |
|
|
YandexGPT |
Универсален |
Также в рамках исследования был проведён социальный опрос с использованием Google Форм, направленный на изучение отношения обучающихся и педагогов к внедрению искусственного интеллекта в образовательный процесс. В опросе приняли участие учащиеся, студенты и учителя. Данный опрос являлся полностью анонимным и участие в нем было осуществлено на добровольной основе.
В опросе приняли участие 127 человек: 64 учащихся (5-11 классы), 39 студентов (педагогических специальностей) и 24 учителя.
Вопросы опроса были направлены на выявление отношения всех групп к использованию ИИ в ходе процесса образования.
По итогам опроса 74% респондентов считают, что искусственный интеллект способен облегчить понимание темы. 82% всех опрошенных были бы рады использовать искусственный интеллект в ходе урока (среди них 59% — студенты и школьники и 23% — учителя).
73% респондентов считают, что в будущем использование ИИ на уроках станет неотъемлемой частью обучения.
Ну и 31% опрошенных считают, что уроки станут интереснее, если во время подготовки к ним будет использоваться ИИ. В целом, диаграмма по данному вопросу выглядит следующим образом:
Рисунок 3 – Диаграмма, иллюстрирующая мнения участников по финальному пункту опроса
Выводы по результатам опроса:
Проанализировав ответы 127 человек, мы пришли к следующим выводам:
— ИИ — это не просто тренд, а реальный помощник. Большинство (74%) уверены, что нейросети помогают лучше понимать сложные темы, а не просто списывать.
— Все хотят перемен. То, что 82% опрошенных (включая учителей!) готовы использовать ИИ на уроках, доказывает: школа созрела для новых технологий.
— Это наше будущее. 73% респондентов понимают, что скоро ИИ станет такой же привычной вещью на уроке, как учебник или доска.
Таким образом, опрос показал, что и ученики, и учителя относятся к искусственному интеллекту положительно. Мы видим в нём инструмент, который делает учёбу проще, современнее и, для каждого третьего из нас, интереснее.
Заключение
В заключение можно отметить, что в современном образовательном пространстве искусственный интеллект перестал быть элементом фантастики и превратился в реальный и эффективный инструмент, способный существенно облегчить работу педагога. Несмотря на это, многие учителя испытывают затруднения в его использовании, что связано либо с недостатком знаний, либо с опасениями перед новыми технологиями. Однако представленные в проекте методы показывают, что внедрение ИИ не требует сложных технических навыков и может быть доступным каждому педагогу.
Использование нейросетей открывает широкие возможности для совершенствования учебного процесса: помогает сделать объяснение сложного материала более наглядным, разнообразным и понятным, повышает интерес учащихся к предмету, а также способствует развитию их познавательной активности. Особенно важно, что такие технологии позволяют учитывать индивидуальные особенности обучающихся и адаптировать материал под разные уровни подготовки.
В ходе работы над проектом было установлено, что ключевым фактором является не сам факт использования искусственного интеллекта, а его грамотное и целесообразное применение. ИИ должен рассматриваться как вспомогательный инструмент, дополняющий традиционные методы обучения, а не как их замена. Он не может и не должен подменять роль учителя, который остаётся главным организатором образовательного процесса, наставником и носителем ценностей.
Таким образом, разумное сочетание педагогического мастерства и современных технологий позволяет создать более эффективную, интересную и актуальную образовательную среду, в которой учащиеся не только получают знания, но и развивают критическое мышление, самостоятельность и интерес к обучению.
Список использованной литературы:
- Котлярова И. О. Технологии искусственного интеллекта в образовании //Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Образование. Педагогические науки. – 2022. – Т. 14. – №. 3. – С. 69-82.
- Шобонов Н. А., Булаева М. Н., Зиновьева С. А. Искусственный интеллект в образовании //Проблемы современного педагогического образования. – 2023. – №. 79-4. – С. 288-290.
- Горохов А. В., Мартынов В. А., Гаврин В. А. Искусственный интеллект //Скиф. Вопросы студенческой науки. – 2022. – №. 4 (68). – С. 159-162.
- Чулюков В. А., Дубов В. М. Искусственный интеллект и будущее образования //Современное педагогическое образование. – 2020. – №. 3. – С. 27-31.
- ChatGPT. [Электронный ресурс]: https://chatgpt.com/ (дата обращения 12.03.2026).