XXIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
ЦИФРОВОЙ АВАТАР УЧИТЕЛЯ В ШКОЛЕ: ФАНТАСТИКА ИЛИ РЕАЛЬНОСТЬ?
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
В последние годы технологии развиваются так быстро, что многие вещи, которые раньше казались фантастикой, становятся реальностью. Одним из таких новшеств является использование и внедрение искусственного интеллекта в образование.
В современном мире получило широкое распространение цифровых аватаров в таких сферах деятельности человека как блогинг, постоянный диалог пользователя с огромным количеством слушателей в сети.
«Искусственный интеллект не должен заменить учителей, но должен дополнить их деятельность», - заявил президент России Владимир Путин, выступая на конференции «Путешествие в мир искусственного интеллекта», которая проходила в Москве в декабре 2024 года.
Таким образомиспользование и внедрение искусственного интеллекта в обучение в школах - это самая актуальнаятема исследования.
Цифровой аватар учителя в школе — это виртуальное изображение учителя, которое может вести уроки, общаться с обучающимися и помогать в обучении.
В январе 2024 года я с семьей посетила Международную выставку-форум «Россия». Особое внимание привлек павильон «Яндекс». На экспозиции мы увидели примеры того, как нейросети помогают делать удивительные вещи.
Экспонент Международной выставки-форума «Россия»: Яндекс
На выставке-форуме «Россия» на ВДНХ компания «Яндекс» представила свой павильон, с последними достижениями в области искусственного интеллекта и цифровых технологий. Особенно меня привлекло приложение «Шедеврум», которое помогает создавать изображения.
Все это и многое другое использует на своей базе искусственный интеллект, нейросети. Меня эта тема очень заинтересовала и я решила изучить ее более подробно.
Цель моей работы: разработка модели цифровового аватара «Помощник учителя» и изучение возможности его использования в обучении школьников.
Задачи:
-
изучить литературу и проанализировать полученную информацию;
-
сгенерировать прототип цифрового аватара «Помощник учителя»;
-
представить результат своей работы – презентация цифрового аватара- Помощника учителя.
Для решения поставленных задач использовался комплекс методов:
-
изучение литературы и других источников информации;
-
анкетированиеианализ полученной информации;
-
создание модели аватара
Объект исследования — цифровизация образовательной среды.
Предмет исследования — возможность разработки и внедрения цифровых аватаров «Помощник учителя» в образовательный процесс.
Гипотеза «Создание и внедрение цифрового аватара «Помощник учителя», основанного на технологиях искусственного интеллекта, является реальной возможностью, способной повысить эффективность образовательного процесса»
Практическая значимость заключается в том, что цифровой аватар «Помощник учителя» может заменять учителя в школе в период его отсутствия, быть виртуальным помощником для учителя, помогать с административной работой и проверкой домашних заданий в классе.
1. История возникновения искусственного интеллекта
Давным-давно, в 1956 году, умные учёные собрались на конференции в Дартмутском колледже. Там они впервые использовали термин «искусственный интеллект» и решили, что можно создать машины, которые будут думать, как люди. Это событие считается началом ИИ как науки.
В 2012 году нейронная сеть AlexNet, разработанная Алексом Крижевским, победила в конкурсе ImageNet, значительно улучшив точность распознавания изображений. Это событие стало отправной точкой для бума глубокого обучения.
В 2016 году AlphaGo, разработанная DeepMind, победила чемпиона мира по игре Go Ли Седоля. Это было особенно важно, поскольку Go считается гораздо более сложной игрой, чем шахматы, из-за огромного количества возможных ходов.
В 2020 году OpenAI представила GPT-3, одну из самых мощных языковых моделей, которая может писать статьи, отвечать на вопросы и даже создавать программный код.
В 2022 году появились DALL-E и MidJourney, которые позволяют генерировать изображения по текстовым описаниям.
В 2023 году OpenAI выпустила GPT-4, которая стала ещё более мощной и универсальной, способной решать сложные задачи и работать с мультимодальными данными (текст, изображения).
В 2023 году «Яндекс» представил свою собственную нейросеть под названием YandexGPT. Эта умная программа помогает придумывать идеи, писать тексты на разные темы и многое другое. Она встроена в голосового помощника Алису, и вы можете пообщаться с ней на главной странице «Яндекса» или в приложении.
Кроме того, «Яндекс» разработал нейросеть YandexART, которая умеет создавать картинки по описанию.
Уже сегодня нейросети могут выполнять задачи, которые раньше были доступны только людям.
2. Виды нейросетей.
Видов нейросетей огромное множество. Для написания текста, генерациии изображения или создания музыкального произведения, создания презентации, общения с друзьями или помощи с переводом.
-
Нейросети для генерации изображений.
Например, Шедеврум от ЯндексART, или DALL·E, Midjourney, Kandinsky. Такие нейросети умеют по тексту понимать, какое изображение необходимо сгенерировать, и формируют картинки в разных художественных стилях.
-
Нейросети для речи.
Эти нейросети понимают, что мы говорим. Например, когда вы говорите Алисе или Сири, они вас слушают и отвечают. Ещё они могут переводить речь с одного языка на другой, как в переводчике Google.
-
Нейросети для текста.
Такие нейросети умеют писать тексты, отвечать на вопросы и даже сочинять стихи! Например, GPTChat или Яндекс.GPT, или Deepseek — это нейросети, которые могут написать рассказ или помочь с домашним заданием. Их используют в чат-ботах, чтобы общаться с людьми.
-
Нейросети для игр.
Есть нейросети, которые учатся играть в игры, например, в шахматы или го. Они могут обыграть даже чемпионов мира! Например, AlphaGo — это нейросеть, которая победила лучших игроков в го.
-
Нейросети для музыки и искусства.
Некоторые нейросети умеют сочинять музыку или рисовать картины. Например, DALL-E может нарисовать картинку по вашему описанию. Это как волшебство: вы говорите, что хотите увидеть, а нейросеть это создаёт!
-
Нейросети для науки.
Учёные используют нейросети, чтобы изучать звёзды, лечить болезни или находить новые лекарства. Например, сверточные нейронные сети (CNN, Convolutional Neural Networks) помогают врачам находить опухоли на снимках.
2.1 Что такое «цифровой аватар»?
Цифровой аватар – это визуальный или анимированный образ, созданный с помощью технологий искусственного интеллекта, который может выполнять определённые функции, это компьютерное изображение, которое может выглядеть как человек и взаимодействовать с другими людьми. Это виртуальный персонаж, который представляет человека в интернете или в компьютерных играх. Это как ваше второе «я», только в цифровом мире. Он используется в играх, бизнесе и образовании для автоматизации задач и создания интерактивного взаимодействия.
Цифровой аватар может быть похож на вас или на кого угодно! Это может выглядеть как человек, животное, робот или даже фантастическое существо.
Например, в играх вы можете создать персонажа, который будет бегать, прыгать и выполнять задания вместо вас.
2.2 Функции цифрового аватара.
Где используется цифровой аватар?
В играх: Когда вы играете в Minecraft, Roblox или Fortnite, ваш персонаж — это и есть цифровой аватар.
В соцсетях: Иногда вместо фотографии люди ставят картинку или мультяшного персонажа — это тоже аватар.
В виртуальной реальности: В VR-очках вы можете стать своим аватаром и ходить по виртуальному миру, как будто вы там на самом деле.
Зачем нужен цифровой аватар?
Для самовыражения: С помощью аватара можно показать, какой вы человек — весёлый, серьёзный, креативный.
Для общения: В играх или виртуальных мирах аватар помогает вам взаимодействовать с другими людьми.
Работа и обучение: Некоторые люди используют аватары для онлайн-уроков или встреч, ведение блога или обучения, чтобы было интереснее.
3. Роль искусственного интеллекта и цифрового аватара в обучении.
В школах искусственный интеллект уже помогает проводить тестирование, проверять домашние задания и объяснять сложные темы. Цифровой аватар учителя может стать новым инструментом, способным улучшить обучение.
Цифровой аватар учителя — это виртуальный персонаж, который может выглядеть как человек и взаимодействовать с учащимися через компьютер, планшет или экран. Аватар может быть создан с использованием технологий анимации, искусственного интеллекта, а также виртуальной и дополненной реальности. Он способен вести уроки, объяснять материалы, задавать вопросы и отвечать на них.
Такой аватар может работать как помощник для учителя, а также использоваться, когда учитель по каким-то причинам не может присутствовать на уроках, например, из-за болезни.
3.1 Преимущества и недостатки цифровых аватаров учителей в образовательном процессе.
Цифровые аватары могут значительно помочь в образовательном процессе.
Преимущества для учителя:
-
Экономия времени на рутинных и административных задачах.
Сбор данных о причинах пропусков, пересылка сообщений от администрации обучающимся и родителям, анализ успеваемости в классе, проверка тестов и домашнего задания, все это с легкостью сделает цифровой аватар и другие цифровые технологии.
-
Экономия времени на замене учителей.
Когда учитель не может выйти на работу, цифровой аватар может стать отличной заменой и обеспечить продолжение учебного процесса. Обучающиеся будут иметь возможность продолжать учить материал, выполнять задания и получать ответы на свои вопросы. Такой подход исключает необходимость отмены уроков или поиска заменяющего учителя, помогает избежать потери учебного времени и продолжить обучение без значительных задержек.
-
Возможность фокусироваться на творческой части урока или исследовательской деятельности в области науки и изобретательства вместе с обучающимися.
Преимущества для обучающихся:
-
Доступность и постоянное присутствие онлайн. Цифровой аватар может быть доступен в любое время суток обучающемуся онлайн и готов проводить с ним уроки, независимо от времени года или других факторов. Это особенно полезно в ситуациях, когда в школах дистанционное обучение и обучающийся вынужден вести обучение онлайн.
-
Интерактивное и увлекательное обучение. В отличие от традиционных методов обучения, цифровые аватары могут проводить уроки в интерактивной форме. Обучающиеся могут задавать вопросы, получать немедленные ответы и участвовать в различных играх и тестах.
-
Нет стресса. Цифровой аватар учителя может быть с внешностью и голосом самого человека, который всегда ведет уроки, поэтому детям не придется привыкать, испытывать стресс и неудобства.
-
Индивидуальный подход к обучению. Аватар может адаптировать уроки под каждого обучающегося, предоставляя им задания и вопросы, соответствующие их уровню знаний. Это способствует более эффективному обучению.
Минусы цифровых аватаров учителей:
Несмотря на множество плюсов, использование цифровых аватаров в классе имеет и свои недостатки:
1. Отсутствие эмоционального контакта.
Цифровой аватар не может заменить живое общение с учителем, который может почувствовать настроение обучающегося, поддержать его или мотивировать. Эмоциональная связь между учителем и обучающимся важна для успешного обучения.
2. Ограниченная способность к решению сложных задач.
Цифровые аватары не всегда смогут помочь в сложных ситуациях на уроке, требующих креативного подхода или индивидуальной работы с обучающимися.
3. Технические проблемы.
Для функционирования цифровых аватаров необходимы высокоскоростной интернет и подходящее оборудование, что может быть не всегда доступно в школах.
4. Невозможность учета индивидуальных потребностей.
Аватары не могут в полной мере учитывать все нюансы индивидуального подхода, как это делает живой учитель.
3.2 Ограничения в использовании цифрового аватара в школе:
-
Слабая техническая база общеобразовательных школ (Необходимость оборудования, компьютеров, высокоскоростного интернета)
-
Нехватка законодательных инструментов к использованию цифрового аватара учителя в обучении (нет закона или статей в законодательных актах об образовании на тему использования цифрового аватара учителя в обучении)
-
Слабое финансирование общеобразовательных школ (так как нет законодательной базы для использования цифрового аватара учителя, не выделяется средства на финансирование образовательных ступеней педагогов и технических специалистов)
-
Недостаточно официальных обучающих программ для учителей по искусственному интеллекту и недостаточная цифровизация учебных процессов.
4. Исследование и его результаты
Среди учителей своей школы я провела исследование (Приложение 1). Опрос проводился среди учителей разного возраста и стажа работы, с целью выявления их отношения к цифровым аватарам, опыта использования подобных технологий и возможных сложностей при внедрении. В опросе приняло участие 16 человек.
|
Отношение |
Количество респондентов, чел |
|
Положительное |
5 |
|
Нейтральное (зависит от реализации) |
11 |
|
Отрицательное |
0 |
Большинство учителей (11 человек, это 36% в младших группе и 64% в старших) заняли нейтральную позицию по отношению к использованию цифрового аватара в образовательном процессе, что говорит о необходимости разъяснения и демонстрации преимуществ технологии.
Наиболее востребованные функции цифрового аватара:
В ходе анализа учителей было выявлена необходимость применения искусственного интеллекта в рутинных задачах, таких как рассылка информации от администрации в программе «Сферум» в виде чат-бота.
Общий вывод. Цифровой аватар учителя – это перспективное направление в образовании, однако его внедрение требует продуманного подхода. Имеет хорошие перспективы для внедрения в образовательный процесс, но важно учитывать возможные барьеры.
Более развернутый анализ опроса учителей можно увидеть в Приложении 2.
Также я провела анализ среди обучающихся начальной школы нашей школы (3Д и 3Б классы). В опросе принимало участие 51 человек (Приложение 1).
Вывод, в 3Б классе выше интерес к цифровому аватару, тогда как в 3Д классе сильнее привязанность к традиционному учителю.
Главный плюс во всех классах опроса — возможность замены учителя с внешностью самого учителя (22 человека и 20 человек). Также отмечают способность показывать картинки и видео (9 и 15 человек).
Таким образом следует вывод, обучающиеся видят главное преимущество аватара в его способности заменять учителя, но критикуют отсутствие эмоциональной связи и индивидуального подхода.
Более подробный анализ опроса обучающихся можно увидеть в Приложении 3.
5.Создание цифровой модели аватара «Помощник учителя - Майя» с использованием нейросетей и искусственного интеллекта.
Поскольку аватар генерируется из фото, видео и голоса каждого человека, и это является его личной информацией, и у меня нет прав для того, чтобы взять фото моего учителя, то мы смогли взять только свое личное фото и голос. Сделали ававтара из своих личных данных, но это является прототипом модели аватара УЧИТЕЛЯ.
5.1. Подготовительный этап. Сбор исходных материалов:
Записываем короткое видео, где произносятся различные фразы и демонстрируются эмоции. Либо делаем качественные фотографии того, чей аватар планируем сделать.
5.2. Создание визуального образа
Генерация изображения: DALL·E / Midjourney / Kandinsky. Либофотография, загружаем её на такие платформы, как Synthesia, Captions, Hedra, Avataro. Я вставила свое фото и описала деловую внешность помощника учителя, у меня получился такой аватар.
5.3. Озвучивание аватара
Выбор платформы:Synthesia, Captions, Hedra, HeyGen. Эти инструменты помогают создавать голосовую озвучку на основе записей преподавателя или заданного текста.
5.4. Создание текста и анимации.
HeyGen, Synthesia, Hedrа, D-ID: Позволяет создать анимированный говорящий аватар на основе изображения и аудиофайла.
С помощью нейросети ChatGPT я создала текстовый материал: Окружающий мир по теме «Тело человека» и задания (Приложение 4).
Иллюстрации и визуальные элементы мне помогли создать такиенейросети как DALL·E, Midjourney или Kandinsky.
Создание анимационных и интерактивныхвставок для урокас помощью Runway ML, Pika Labs.
Презентацию мне помогла сделать нейросетьGAMMA.
5.5 Формирование урока может происходить автоматически, либо с помощьюпрограмм для монтажа. Я, например, использовала PremierePro
5.6. Интеграция в образовательную платформу: Разместить готовый аватар можно на Moodle, Google Classroom или Сферум.
Следуя этому плану, мы создали цифровую модель аватара «Помощник учителя — Майя» с использованием современных нейросетевых технологий и инструментов искусственного интеллекта. Каждый этап включал в себя выбор подходящих инструментов и платформ, что позволяет обеспечить персонализацию, реалистичность и интерактивность аватара в образовательном процессе.
Заключение
Цифровые аватары учителей — это не фантастика, а реальная возможность, которая может стать частью образовательного процесса в будущем. В условиях болезни учителя или дистанционного обучения такие аватары могут стать отличной заменой, продолжая обучение без перерывов. Он помогает обучающимся лучше понимать материал, повышает интерес к обучению и разгружает учителя от рутинных задач.
Анализ учителей в школе показал, что внедрение искусственного интеллекта и цифрового аватара в образовательный процесс имеет хорошие перспективы. При правильном подходе он может стать эффективным помощником учителя, повысить качество образования и снизить административную нагрузку. Также в ходе анализа учителей было выявлена необходимость применения искусственного интеллекта в рутинных задачах, таких как рассылка информации от администрации в программе «Сферум» в виде чат-бота. Учителя всех возрастов и стажа работы готовы к изучению и внедрению новых современных цифровых технологий в своей работе.
Анализ обучающихся показал, что дети с радостью воспринимают новые интерактивные технологии в школе, а также видят главное преимущество аватара в его способности заменять учителя, но опасаются отсутствия эмоциональной связи и индивидуального подхода. Поэтому необходимо создавать цифровые аватары учителей с внешностью и голосом того учителя, кто проводит уроки ежедневно, к кому привыкли дети и для каждого класса отдельно, чтобы снизить порог стресса и дискомфорта.
«Будущее создается сейчас» - сказал Владимир Путин на встрече с молодыми учеными в феврале 2025 года.
И мы создаем это будущее вместе!
Список использованных источников и литературы
-
Савенков А.И. Методика исследовательского обучения младших школьников. –3-е изд., пераб. Самара: Издательство «Учебная литература»: Издательский дом «Федоров», 2010г.
-
Сизова Р.И., Селимова Р.Ф. Учусь создавать проект: Методическое пособие для 1-4 класса /Р.И. Сизова, Р.Ф. Селимова. – М.: Издательство РОСТ
-
[Электронный ресурс]/ «Цифровой» учитель: новые роли, функции и компетенции – Режим доступа https://rjep.ru/jour/index.php/rjep/article/view/560
-
[Электронный ресурс]/ ФОРМИРОВАНИЕ ГОТОВНОСТИ БУДУЩЕГО УЧИТ
-
– Режим доступа: https://science-education.ru/ru/article/view?Id=33224 [Электронный ресурс]/ Искусственный интеллект в образовании – Режим доступа:https://www.tadviser.ru/index.php/Статья:Искусственный_интеллект_в_образовании
-
[Электронный ресурс]/ Yandexgpt: что умеет нейросеть от Яндекса и как ей пользоваться – Режим доступа:https://blog.skillfactory.ru/yandexgpt-chto-umeet-neyroset-ot-yandeksa-i-kak-ey-polzovatsya/
-
[Электронный ресурс]/Цифровой аватар: что это? О сложном простыми словами – Режим доступа : https://vc.ru/ai/1615367-cifrovoi-avatar-chto-eto-o-slozhnom-prostymi-slovami?Utm_source