XVIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2026

Актуальность: в современном мире образование претерпевает значительные изменения под влиянием новых технологий и искусственный интеллект становится одним из ключевых факторов этих изменений. Внедрение ИИ в образовательный процесс открывает новые возможности для повышения качества обучения учащихся, персонализации подходов и создания интерактивных учебных сред. Этот инструмент значительно облегчает работу учителя. Особенно это актуально для таких сложных и многогранных дисциплин, как химия и биология, где требуется наглядность и глубокое понимание сложных процессов и структур.

Цель: определить перспективы и тенденции искусственного интеллекта в биологическом и химическом образовании в школах.

Роль искусственного интеллекта в образовании

Биологическое и химическое образование издавна исторически и традиционно основывается на стандартных общеобразовательных приемах в виде уроков, лекций, лабораторных и практических занятий, экскурсиях. Однако, в нынешних реалиях эти приемы сталкиваются с определенными сложностями в современном мире. Количество знаний, необходимых учащимся неуклонно возрастает с каждым годом, базовый минимум знаний школьника тоже повышается, снижая эффективность традиционных способов обучения. Во-вторых, различия в подготовке и увлечениях учащихся, а также дополнительная внеурочная деятельность, усложняют разработку единых учебных планов в современных реалиях.

Искусственный интеллект (ИИ) предлагает новые возможности и открывает нам горизонты для решения этих трудностей. ИИ берет на себя большую рутинную работу в сфере образования, например, автоматизированную проверку работ, оценивание уровня знаний, дает комментарии к заданиям, позволяет быстро провести проверку и сделать отчет. Благодаря этому у учителя есть больше времени на развитие у школьников критического мышления и творческих способностей.

Индивидуализация обучения- ещё одно значимое направление, где ИИ находит применение. Системы искусственного интеллекта могут анализировать данные о прогрессе учеников и адаптировать учебный материал в соответствии с их потребностями и уровнями подготовки, что значительно улучшает качество образования. Это позволяет каждому ученику двигаться в своем темпе и получать максимальную пользу от обучения.

Сгенерированные искусственным интеллектом образовательные интерактивные и виртуальные пространства становятся все наиболее значимыми и применимыми в школе. Виртуальные лаборатории и симуляционные центры-SenseDinsc Biology, BiologyLab, «Точка роста» - дают возможность учащимся изучать сложные системы в безопасном и контролируемом пространстве. Это особенно ценно в естественно-научном направлении, где практические опыты могут представлять опасность риски для здоровья, а также где для них нужно дорогостоящее оборудование.

В литературе рассматриваются многочисленные перспективы и достижения, связанные с внедрением ИИ в образовательный процесс. Эти технологии позволяют:

• Обеспечить обучение, неограниченное временными и пространственными рамками, что демократизирует образование;

• Создавать более интерактивные и увлекательные формы обучения учащихся;

• Расширять возможности преподавателей, снижая временные затраты на анализ и сопоставление данных;

• Повышать эффективность совместной работы в группах;

• Активно вовлекать родителей в образовательный процесс, предоставляя им возможность отслеживать успехи ребенка и участвовать в его обучении [4].

Перспективы использования искусственного интеллекта в биологическом и химическом образовании

Российское образование, с его устоявшимися традициями, ориентировано на передачу знаний от учителя к ученику и строгое следование учебному плану. Такая система отличается четкостью и структурированностью, однако может быть недостаточно гибкой и не всегда способствует развитию навыков критического мышления у учащихся [2]. Текущая система образования нуждается в реформах, которые уже начинают внедряться в учебный процесс. Интеграция и введение искусственного интеллекта в образовательный процесс способна стать ключевым этапом на пути к преобразованию и повышению эффективности работы многих учреждений [3].

В 2019 году в России принята Национальная стратегия развития ИИ на период до 2030 года. Одним из ее направлений заявлена разработка и внедрение образовательных модулей в рамках образовательных программ всех уровней образования для приобретения гражданами компетенций и навыков в областях, способствующих развитию ИИ. Также она нацелена на повышение качества услуг в сфере образования (включая адаптацию образовательного процесса к потребностям обучающихся и потребностям рынка труда, системный анализ показателей эффективности обучения для оптимизации профессиональной ориентации и раннего выявления детей с выдающимися способностями, автоматизацию оценки качества знаний и анализа информации о результатах обучения) [5].

В сфере такого предмета как биологии - искусственный интеллект открывает возможности для разработки виртуальных онлайн лабораторий, давая учащимся шансы экспериментировать с биологическими объектами живой и неживой природы. Благодаря этому изучение сложных механизмов по биологии, например фотосинтеза, дыхания, обмена веществ, процессов жизнедеятельности, устройство клетки на молекулярном уровне, становится доступным без необходимых лабораторных инструментов и материалов. Этот подход также облегчает анализ большого количества информации, что является ключевым фактором в таких разделах и областях как, геномики и протеомики, где необходима обработка колоссального объема информации.

Применение искусственного интеллекта может быть полезно и оправдано при организации проектной научно-исследовательской деятельности учеников. Так как именно этот вид деятельности содержит элементы и задачи, решение которых можно переложить с плеч учителя на плечи ИИ. Например, анализ биологических данных или систематизация большого массива данных за короткий период времени, с которым учителю трудно справиться за короткий промежуток времени. Это позволит освободить время для решения более серьёзных задач, которые требуют уже навыков критического или творческого мышления.

ИИ также используется для создания моделей и экспериментов по химии. Интересно будет применить возможности искусственного интеллекта в плане визуализации химических процессов и реакций, которые требуют много физического оборудования. Еще одной областью использования этой технологии может стать разработка интерактивных учебных материалов, рабочих листов, памяток, буклетов и средств индивидуального контроля достижения учащихся.

Виртуальные лаборатории на уроках химии могут быть использованы для проведения химических опытов, что позволяет ученикам изучать химические явления в безопасной среде.

Тенденции и вызовы

ИИ имеет много преимуществ, но иногда вызывает некоторые трудности. Одной из серьёзных проблем является этическая сторона его применения. Эти вопросы, касающиеся оборота данных (дата-этика), имеют большую актуальность из-за их значимости и потенциальной стоимости. Компании, которые обрабатывают данные, хотят извлечь из них прибыль. Технологии ИИ позволяют анализировать огромные массивы информации, выявлять скрытые закономерности и получать данные о людях, что может привести к нарушению их частной жизни [6]. Также опасность применения технологий ИИ может заключаться в нарушении конфиденциальности, безопасности персональных данных учащихся. Кроме того, для работы в сфере искусственного интеллекта учителям нужно обязательно проходить серьёзную переподготовку, к которой многие не готовы, из-за того, что это особая система. Внедрение ИИ в образовательный процесс также требует больших материальных затрат, что не всегда возможно во многих общеобразовательных учреждениях.

Заключение

ИИ может оптимизировать процессы обучения, индивидуализировать подходы и создавать интерактивные учебные среды для учеников. Однако для эффективного использования ИИ в образовании необходимо учитывать различные этические, правовые аспекты, готовить учителей и обеспечивать равный доступ к технологиям. Развитие образовательных технологий открывает новые горизонты для внедрения цифровизации, особенно значимую роль среди которых занимают инструменты нейросетей. Они позволяют эффективно собирать, проверять и анализировать информацию из множества источников, обеспечивая основу для инновационных подходов в педагогической практике [1].

Списокиспользованных источников:

1. Дитковская И.Э. Технологии искусственного интеллекта в персонализированном образовании в контексте философии личностного образования // Universum: общественные науки. -2024. № 3 (106). С. 32-34.

2. Доненко О.Л., Доненко И.Л., Байбагышов Е.М. Искусственный интеллект в образовании как фактор, повышающий качество образования // В сборнике: Наука и творчество: вклад молодежи. Сборник материалов IV всероссийской молодежной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Махачкала. - 2023. С. 22-24.

3. Мельникова В.Д., Севостьянова М.В. Использование цифровых технологий в образовании // В сборнике: Лучшие практики общего и дополнительного образования по естественно-научным и техническим дисциплинам //Сборник материалов IV Международной научно-практической конференции, посвященной памяти академика РАН К.А. Валиева. Казань. -2024. С. 349–353

4. Стивен Даггэн; ред. Князева С.Ю.; пер. с англ.: Паршакова А.В. Искусственный интеллект в образовании: Изменение темпов обучения. Аналитическая записка ИИТО ЮНЕСКО // Институт ЮНЕСКО по информационным технологиям в образовании. - 2020. – 44 с.

5. Усольцев В.Л., Маркович О.С., Шемелова О.C. О структуре и содержании курса "Искусственный интеллект в образовании" для Магистерских программ педагогического образования информатической направленности // Международный научно-исследовательский журнал. - 2021. - № 11–3 (113). С. 134–137.

6. Этика и «цифра» — коротко о главном. Дата-этика и этика технологий: аналитическая записка к тому 1 доклада «Этика и „цифра“: этические проблемы цифровых технологий». — М.: РАНХиГС. - 2020. — 45 с.