Цифровая трансформация образования: роль искусственного интеллекта, VR/AR и мобильных приложе� — ний

Современное образование находится в своем переходном период от традиционного подхода к образованию к современному, включающего в себя цифровые технологии. Еще в 2022 году в своей работе «Цифровая трансформация в образовании» исследователи писали, что: «… для ориентации в новых технологиях преподавателям необходимо проходить обучение, повышение квалификации, стажировки по цифровым компетенциям, пересматривать образовательные программы по запросам бизнеса и производства [4]. Обычное проведение лекций с использованием учебников уже несколько лет начинает отходить на второй план и уступать место интерактивным и адаптивным подходам. Случившаяся пандемия COVID-19 раскрыла новые горизонты для образования. В сжатые сроки образование перешло в онлайн, от чего цифровые технологии смогли раскрыть свой потенциал преподавателям, которые увидели, насколько удобно и доступно можно передавать имеющиеся знания. В данной статье будут актуализироваться знания о том, как искусственный интеллект, VR/AR и мобильные приложения преобразуют образовательную среду, улучшая качество учебного процесса, вовлеченность студентов СПО и делая обучение более доступным.

Вопросы применения искусственного интеллекта в сфере образования рассмотрены в различных исследованиях ученых разных стран, различных университетов и международных организаций. Можно отметить исследования, проводимые в США, Великобритании, Франции, Китае, Японии, России. Выполняются исследования под эгидой ЮНЕСКО [8]. Накоплен определенный опыт внедрения результатов разработок [9,10]. Формальные системы и нейросети могут иметь одинаковые потенциальные возможности для применения ИИ в сфере образования [6]. Говоря об ИИ, также стоит отметить, что основными его преимуществами является – персонализация и автоматизация учебного процесса.

Сейчас ИИ может выступать как «цифровой учитель», который помогает найти нужную информацию и объяснить её доступным языком. Также ИИ способен анализировать индивидуальные особенности обучающегося и на их основании составлять индивидуальный план обучения, адаптируя учебные материалы. ИИ-инструменты помимо индивидуализации учебного процесса помогают преподавателям экономить время, оптимизируя процесс проверки тестов, эссе и домашних заданий. В целом у преподавателя уходит много времени на коммуникацию со студентами, но даже здесь можно использовать ИИ в качестве помощника: виртуальные ассистенты могут отвечать на вопросы студентов 24/7 по заданному скрипту, поддерживая непрерывность обучения, благодаря чему студентам больше не требуется ждать, когда у преподавателя появится время на ответ, а у последнего появляется больше времени на выполнение тех задач, которые оптимизировать нельзя.

В рамках изучения темы был проведен опрос об использовании ИИ в образовательном процессе преподавателями СПО «Уральский государственный аграрный университет». Всего в опросе приняло участие 35 преподавателей, которые ведут дисциплины на факультете среднего профессионального образования «Уральского государственного аграрного университета». Опрошенным преподавателям был задан вопрос: «Используете ли вы ИИ в организации образовательного процесса?» (рис.1).

Рисунок 1 – Результаты вопроса «Используете ли вы ИИ в организации образовательного процесса?»

По результатам вопроса ответы разделились следующим образом: «Да» – 20%, «Нет, но планирую» – 28%, «Нет, не планирую» – 52%. Полученные ответы свидетельствуют о том, что многие преподаватели ещё не готовы менять традиционный подход в организации учебного процесса и внедрять ИИ в свою деятельность. В свободной форме преподавателям, которые ответили отрицательно, был задан вопрос: «По какой причине включение ИИ в организацию вашего учебного процесса не планируется?». Преимущественной причиной было то, что преподаватели не обладают достаточными знаниями, чтобы корректно внедрить ИИ в свой образовательный процесс, также у части преподавателей присутствует опасение того, что ИИ ненадежный источник информации, который скорее отвлекает обучающихся и не учит мыслить их самостоятельно.

Следующим потенциальным инструментом обучения и организации будут рассмотрены технологии виртуальной (VR) и дополненной (AR) реальности. Данные технологии переносят учащихся в симулированные миры, где можно проводить химические эксперименты или изучать анатомию в 3D, посмотреть на неё со всех сторон. Говоря о потенциале развития такого инструмента, можно предложить следующие варианты для внедрения в «Уральский государственный аграрный университет»:

1. VR-лаборатории: студенты-ветеринары могут тренироваться в виртуальном пространстве, проводя операции на цифровых животных, а инженеры могут проектировать модели в SimSpace. Также VR может применяться для моделирование сельскохозяйственных процессов (например, симуляция работы с техникой).

2. AR-учебники: приложения похожие на Anatomy 4D «оживляют» иллюстрации, делая сложные концепции наглядными.

Подобные цифровые учебники можно подобрать для разных направлений от ветеринаров до инженеров и технологов. Например, при изучении анатомии студенты ветеринары могут с помощью AR «разбирать» 3D-модели животного, рассматривая каждый орган в деталях [1].

3. Обучение через опыт: образовательное учреждение может использовать VR для виртуальных экскурсий в музеи или другие исторические эпохи, что поможет расширить кругозор обучающихся, а учебный процесс сделать более увлекательным и запоминающимся.

Однако внедрение AR/VR в образование сталкивается с рядом проблем. Во-первых, высокая стоимость оборудования делает эти технологии недоступными для многих учебных заведений. Во-вторых, преподавателям требуется дополнительное обучение для работы с новыми инструментами. В-третьих, контент для некоторых дисциплин всё ещё ограничен, что снижает эффективность использования AR/VR [1].

В силу того, что «Уральский государственный аграрный университет» не имеет виртуальной (VR) и дополненной (AR) реальности, опроса по данному инструменту произведено не было. Выше представлены только возможные пути развития и рекомендации, которые могут быть осуществимы при должном финансировании, однако, учебные заведения, которые не связаны с IT, в меньшей степени получают финансирование для развития данного направления цифровизации. За отсутствием возможности провести опрос на базе «УрГАУ» было принято решение проанализировать мировую статистику по данному вопросу. Согласно им, цифровые технологии демонстрируют впечатляющие результаты в профессиональном обучении. Метаанализ Journal of Educational Technology (2023), охвативший 45 исследований, показал:

–Учащиеся, использующие VR/AR, запоминают информацию на 75% лучше, чем при традиционных методах.

–В медицинском образовании симуляции VR сокращают количество ошибок при реальных операциях на 30% (исследование Harvard Medical School, 2021).

При этом другое исследование University of Copenhagen (2022) выявило ограничения:

–25% пользователей испытывают киберболезнь при длительном использовании VR.

–Только 12% школ в странах Африки к югу от Сахары имеют доступ к VR-оборудованию, что подчеркивает глобальное цифровое неравенство.

В своей работе Д.А. Крах и В.Н. Аббазов также подчеркивают перспективность развития направления электронного обучения с помощью применения технологий, способствующих внедрению инновационных способов преподавания и обучения в будущем, таких как искусственный интеллект, дополненная и виртуальная реальность [5].

Инструмент, который более всего уже используется в образовательной деятельности – мобильные приложения. Благодаря им обучающиеся имеют доступ к образованию в любом месте. По своей сути смартфоны превратились в портативные учебные классы с безграничным количеством обучающихся и курсов. Благодаря использованию и внедрению мобильных приложений обучающиеся даже из самых отдаленных уголков получают доступ к курсам ведущих университетов. В России не так много существует мобильных предложений для образования СПО, но имеются онлайн-ресурсы:

1. Открытое образование – платформа, которая предлагает онлайн-курсы по дисциплинам, которые изучают в российских вузах.

Занятия и лекции бесплатны, нет требований к уровню образования.

2. Моё образование – федеральная образовательная платформа предоставляет доступ к онлайн-курсам, разработанным разными организациями [7].

3. Лекториум – просветительский проект создаёт образовательный контент для вузов и технологических компаний. Онлайн-курсы на сайте созданы университетами России, известными организациями, школами и самой платформой.

Немаловажным фактором является и то, что благодаря современным технологиям упрощается в целом процесс коммуникации между студентами и преподавателями СПО. Например, дистанционные занятия теперь проводятся с помощью Яндекс.Телемост или Контур.Толк, которые могут быть использованы и для дополнительной консультации студентов по теме дисциплины. Для организации самого образовательного процесса или отдельного занятия можно использовать онлайн-планировщики, которые помогают организовать совместную работу преподавателей и студентов над проектом.

Преимущества организации занятия в таком формате очевидны: учебная деятельность в формате сетевого сотрудничества, характерного для образования XXI века; мгновенная обратная связь с учителем в процессе выполнения работы; специально выделенное место для общения и комментирования учебных действий, не мешая другим; повышение мотивации и ответственности в учении; развитие информационной компетентности, интеллектуальных способностей и критического мышления [2].

Основные же минусы – методического и административно- организационного характера, так как достаточно сложно убедить преподавателей университета, что активное внедрение мобильных ресурсов и приложений будет способствовать оптимизации образовательного процесса, ведь студенты выполняют задания на портативных устройствах (смартфоны или планшеты), которые чаще всего запрещаются для использования на занятиях [3].

Преподавателям был задан вопрос: «Разрешаете ли Вы своим студентам использовать на занятии мобильные приложения и онлайн-ресурсы?» (рис.2), благодаря которому можно выяснить насколько часто преподаватели уже сейчас используют мобильные приложения.

Рисунок 2 – Результаты вопроса «Разрешаете ли Вы своим студентам использовать на занятии мобильные приложения и онлайн-ресурсы?»

Результаты вопроса показали, что большая часть преподавателей используют мобильные приложения и онлайн-ресурсы в своей образовательной деятельности (85% от общего числа опрошенных). Это связано с тем, что учебные учреждения так или иначе способствуют развитию цифровизации и знакомят преподавателей с новыми ресурсами для работы со студентами и передачи знаний. Однако избыток контента требует контроля качества, а длительное использование гаджетов может снижать концентрацию, поэтому 15% преподавателей всё равно относится с осторожностью к современным информационным технологиям и не разрешают студентам пользоваться рассматриваемыми технологиями.

Заключение. Цифровая трансформация образования, основанная на интеграции искусственного интеллекта, VR/AR и мобильных приложений, открывает новые горизонты для повышения качества, доступности и персонализации обучения. ИИ демонстрирует значительный потенциал в автоматизации рутинных задач и адаптации учебных траекторий под индивидуальные потребности студентов. Однако его внедрение сталкивается с барьерами, такими как недостаточная цифровая грамотность педагогов и этические вопросы обработки данных. Технологии VR/AR, несмотря на их способность создавать иммерсивные обучающие среды и улучшать запоминаемость материала, остаются малодоступными из-за высокой стоимости оборудования и ограниченного контента. Мобильные приложения, напротив, уже активно используются в образовательном процессе, обеспечивая гибкость и повсеместный доступ к знаниям, но требуют контроля качества контента и баланса между геймификацией и глубиной усвоения материала.

Успешная цифровая трансформация невозможна без сбалансированного подхода, где технологии дополняют, а не заменяют традиционные методы. Ключевыми условиями являются инвестиции в инфраструктуру, преодоление цифрового неравенства и системная подготовка педагогов. Будущие исследования должны сосредоточиться на долгосрочном влиянии ИИ на критическое мышление, разработке этичных алгоритмов и применении AR/VR для инклюзивного образования. Только сочетание технологических инноваций с человеко-ориентированным подходом позволит создать образовательную среду, где каждый студент сможет максимально раскрыть свой потенциал.