CC BY
23Т.А. ПАВЛОВА, Е.В. БОРИСОВА, Т.Р. ТУРСУНКУЛОВ
T.A. PAVLOVA, E.V. BORISOVA, T.R. TURSUNKULOV
ИННОВАЦИОННАЯ ПАРТА
INNOVATION DESK
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЙ УЧЕБНЫЙ КОМПЛЕКС ДОВУЗОВСКОЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ «УМНАЯ АУДИТОРИЯ»
INTELLECTUAL EDUCATIONAL COMPLEX OF THE PRE-UNIVERSITY EDUCATIONAL ORGANIZATION «SMART AUDIENCE»
Сведения об авторах: Павлова Татьяна Александровна - преподаватель ОД «Математика, информатика и ИКТ» ФГКОУ «Московское суворовское военное училище Министерства обороны Российской Федерации», кандидат технических наук, доцент (г. Москва. E-mail: pavlova_tatyana-@mail. ru);
Борисова Елена Викторовна - преподаватель ОД «Математика, информатика и ИКТ» ФГКОУ «Московское суворовское военное училище Министерства обороны Российской Федерации» (г. Москва. E-mail: mevubor@gmail. com);
Турсункулов Тимур Рустамходжаевич - суворовец 10 класса ФГКОУ «Московское суворовское военное училище Министерства обороны Российской Федерации» (г. Москва).
Аннотация. В статье рассматривается инновационная идея по созданию «умной парты» как элемента интеллектуального учебного комплекса «Умная аудитория».
Ключевые слова: искусственный интеллект, школьные гаджеты, «умная парта», образовательный процесс, здоровьесберегающие технологии.
Information about the authors: Tatyana Pavlova - Teacher of the Department of Mathematics, Computer Science and ICT of the Moscow Suvorov Military School of the Ministry of Defense of the Russian Federation, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor (Moscow. E-mail: pavlova_tatyana-@mail. ru);
Elena Borisova - teacher of the OD «Mathematics, Computer Science and ICT» FGKOU «Moscow Suvorov Military School of the Ministry of Defense of the Russian Federation» (Moscow. E-mail: mevubor@gmail. com);
Timur Tursunkulov - 10th grade Suvorov student FGKOU «Moscow Suvorov Military School of the Ministry of Defense of the Russian Federation» (Moscow).
Summary. The article discusses an innovative idea to create a «Smart Desk» as an element of the intellectual educational complex «Smart Audience».
Keywords: artificial intelligence, school saving technologies.
smart desk, educational process, health-
Федеральный государственный образовательный стандарт основного общего образования предъявляет требования не только
к предметным, но и метапредмет-ным и личностным результатам освоения образовательной программы. Формирует ответственное
отношение к учению, готовность обучающихся к самообразованию, осознанному выбору дальнейшей индивидуальной траектории об-
разования на базе ориентировки в мире профессий и профессиональных предпочтений.
Откликом образования на новые потребности является создание «умной парты» с участием искусственного интеллекта в образовательном процессе, которая позволит, учитывая тип восприятия информации учеником, стимулировать развитие самостоятельности, повысить мотивацию, наглядность, интерес к процессу обучения.
В жизнь современного школьника прочно вошли технические устройства, которые получили общее название - гаджет. Точного определения это слово не имеет, но под него попадает всё, что облегчает решение жизненных задач. К ним относятся: смартфоны, ноутбуки, «умные» часы, фитнес-браслеты и т.д.
Разработки школьных девай-сов, объединяющих различные функции, идут примерно 10 лет. В продаже можно найти парты для дошкольников и школьников начальных классов, основанные на игровых технологиях. На данный момент существует понятие «Умная парта». Она используется как помощник в дошкольном образовании. «Умные парты» - это компактное и удобное устройство со встроенной интерактивной панелью, динамиком и микрофоном. Первый опытный экземпляр прошёл испытательный срок. Занятия за интерактивными партами уже принесли первые положительные результаты. Дошкольники в игровой форме при помощи звуков, видеофайлов и осязательных элементов успешно изучают окружающий мир.
На российском рынке нет парты, в которой объединены и интерактивные технологии, и эффект присутствия, и виртуальный учитель. Существующие на сегодняшний день образовательные гаджеты не могут в полной мере удовлетворить потребность суворовцев в целенаправленном самостоятельном
изучении отдельных дисциплин.
Идея нашей работы состоит в том, что интерактивная система с искусственным интеллектом позволит детям учиться и творить свободно без ограничений в используемых ресурсах. Педагог будет иметь возможность разрабатывать, направлять и создавать индивидуальный маршрут для прохождения программы конкретного ученика с учётом его особенностей и способностей, не терять контроль над происходящим как в текущий момент урока, так и по итогу прохождения материала. «Умная парта» частично заменяет преподавателя. Данной проблемой занимаются преподаватели отдельной дисциплины «Математика, информатика и ИКТ» Московского суворовского военного училища совместно с компанией NINTEGRA.
Поскольку суворовцы 9-10 классов проводят достаточно много времени за подготовкой к государственной итоговой аттестации, именно среди них был проведён опрос по наполняемости парты. Учащимся младших классов требуется присутствие учителя и инструктаж по использованию парты.
В опросе приняли участие суворовцы, преподаватели МсСВУ и учащиеся школ - всего 262 человека (см. рис. 1).
В первой части опроса определяется состояние образовательной среды в настоящий момент. Для суворовцев рабочая среда имеет значительно большее значение для трудоспособности на самоподготовке и на уроке по сравнению со школьниками. Предполагаем, что это связано с постоянным нахождением суворовцев в стенах училища. Для школьника рабочая среда не
Рис. 1. Количественный состав голосовавших
столь важна, поскольку она имеет возможность сменить обстановку (см. рис. 2).
Комфортность рабочей среды в значительной степени определяется отсутствием возможности использовать гаджеты для выполнения самоподготовки и подготовки к итоговой аттестации (см. рис. 3).
Вторая часть опроса посвящена наполнению «умной парты» и определению потребностей обучающихся в организации современной рабочей среды, возможности использования искусственного интеллекта голосового помощника Алёши.
На вопрос о наличии интеграции с военными информационными базами данных по успеваемости (ЛМС) подавляющее большинство интервьюеров ответило «должна быть». Лишь незначительная часть считает, что интеграция необязательна (см. рис. 5).
На вопрос о создании электронного банка используемой в образовательном процессе учебной и справочной литературы по преподаваемым предметам и базы уроков по ФГОС суворовцы ответили, что хотели бы видеть справочную литературу, а преподавателям важно наличие готовых уроков (см. рис. 6).
Возможность самостоятельного вывода формул (по дисциплинам физико-математического направления), работы с частями формул как объектами вызвала живой интерес у суворовцев.
ИЮЛЬ - АВГУСТ 2022 №4 (37) £7 ^
Суворовцам 9 и 10 классов хотелось бы иметь макет оформления исследовательских проектов, поскольку у них мало опыта в этом вопросе. В то время как 11-классники более самостоятельны (см.рис. 7).
На основании проведённого опроса были выделены следующие три направления по наполнению «умной парты»: принципиальное изменение взаимодействия «учитель - ученик», образовательный процесс и здоровьесберегающие технологии.
1. Принципиально изменить взаимодействие «учитель - ученик»:
• сделать интерактивным процесс обучения, тем самым заинтересовать, повысить мотивацию у современного подростка;
• иметь доступ к базе данных успеваемости для контроля качества процесса обучения (интеграция с ЛМС);
• отслеживать результаты деятельности ученика как в режиме онлайн, так и в базе данных, если учащийся находится в роте. Выставление оценки на усмотрение преподавателя;
• организовать процесс самоподготовки по теме, проверку знаний изученного и отслеживание качества подготовки (алгоритм: теория - тест: если тест пройден, то переход к следующей теме, если не пройден
Рис. 2. Результат опроса важности рабочей среды
- возврат к теории и стандартным заданиям). По окончании занятия анализ выявленных пробелов, перечень тем, которые надо повторить, с отправкой учителю. Например, повторить тему «Приведение к общему знаменателю». Парта может сама предложить ученику несколько примеров для отработки «хромающих» тем. Если ошибки не систематические (по невнимательности), парта имеет возможность пропустить это действие;
• отслеживание активности учащегося в течение занятия. Датчики контроля активности обучающегося;
• учитель имеет возможность отслеживать работу одновременно нескольких учеников. При онлайн работе учитель комментирует задания и консультирует учащихся. При такой форме работы Алёша отключается.
2. Образовательный процесс:
• наличие учебной и справочной литературы в цифровом формате;
• помимо учебников, задачников и пр. оснастить парту словарями:
Рис. 3. Результат опроса об использовании гаджетов в процессе обучения
русско-английский, орфографический и иметь доступ к программам-переводчикам;
• возможность использования искусственного интеллекта (голосовой ассистент Алёша) для самообучения, повышения качества знаний, аттестации по текущей теме. Отработка уровневых заданий для повышения оценки. Последовательное прохождение уровней: уровень «тройки», уровень «четвёрки», уровень «пятёрки». Результаты отображаются в личном кабинете преподавателя как рекомендуемая оценка;
• доступ к базам электронных занятий (МЭШ, РЭШ и прочее) по всем предметам, изучаемым в рамках образовательного процесса (в том числе видеоуроки, использование виртуальных лабораторий для лабораторных работ по физике, химии);
• оснастить платформу 3D-мо-делями для изучения некоторых тем, например, в курсах геометрии, технологии, географии и т.д. Например, модели многогранников с возможностью построения сечений. В географии - вулкан в разрезе, географические зоны и т.д.;
• возможность использовать учащимся для подготовки к различным проверочным работам и итоговой государственной аттестации Открытый банк оценочных средств по различным предметам и Образовательные порталы для подготовки к экзаменам. Парта подключена к образовательным ресурсам ФИПИ, Решу ЕГЭ, Решу ОГЭ, Решу ВПР, Якласс;
РешуЕГЭ МЭШ, ТЧярнка Яклзсс Зку^шай свой (ОГЭ, РЭШ ответ
ВПР)
■ суворовцы »ШКОЛЬНИКИ
Рис. 4. Использование образовательных платформ в обучении
• наличие возможности у преподавателя в режиме конструктора создавать самому содержание занятия и генерацию тестирующих вопросов по теме с учётом индивидуальных особенностей каждого учащегося. Учитель выбирает уровень заданий для конкретного обучающегося;
• база уроков по ФГОС с использованием искусственного интеллекта. Алгоритмы машинного обучения постоянно работают над подготовкой учебных материалов, адаптируя сложность к уровню подготовки каждого пользователя. После изучения темы даётся тест. Через каждые два-три задания голосовым помощником озвучивается вопрос по теоретической части, позволяющий закрепить изучаемый материал. Таким образом парта выполняет действия учителя - вопрос (задание), ученик - ответ (действие);
• для старших классов создать возможность самостоятельного вывода формул из комбинаций тех, которые ученик уже знает. Парта даёт набор формул, ученик может дополнять теми, которые знает, и комбинирует элементы формул для вывода конечной. Парта может подсказывать ход рассуждений. Если подсказок было слишком много, после вывода формулы предложить повторить алгоритм вывода;
• макет для оформления исследовательских проектов. Обучающийся заполняет предлагаемую электронную форму. Уже заложены размеры шрифта, поля, разделы (введение, актуальность, гипотеза, теоретическая часть и т.д.). Каждый раздел содержит шаблоны с примерами записей целей, задач, обоснования актуальности темы исследовательского проекта и т.д. Также парта способна определять ошибки в тексте, лишние символы и «воду» в содержании. Проверка на антиплагиат;
• предусмотреть возможность по окончании работы суворовца с презентацией или цифровым конспектом урока сохранить его
как свой конспект с пометками и комментариями.
3. Здоровьесберегающие технологии:
• регулирование и корректировка функциональной мебелью правильной осанки у обучающегося, эргономика парты (наклоны стола и стула, расстояние между глазами и мониторами и пр.);
• отслеживание самочувствия ученика, запрограммированные паузы через каждые 30 минут для физкультминутки, зарядки для глаз, релакса, смены деятельности или полного отключения парты; возможно включение шуток или
общения с партой (типа системы Алиса);
• отсутствие возможности самостоятельно вносить собственную информацию с посторонних съёмных носителей;
• укомплектовать парту наушниками для использования при аудировании.
Наравне с содержанием учебных планов в процессе обучения также важны среда и средства обучения. Объёмы информации, получаемые учеником, непрерывно растут. На усвоение новых знаний затрачивается довольно много времени. Следовательно нужно со-
Рис. 5. Интеграция с ЛМС
(С 001
М АРМИЯ-2022
- су воровцы ■школьники Рис. 6. Результат опроса по учебному материалу
здать вокруг ученика такую среду, где каждая деталь будет работать на результат. Парта должна давать учителю и ученикам возможность чередовать различные виды деятельности в рамках одного урока с целью повышения работоспособности и качества усвоения материала. Множество факторов, в том числе, мебель и оборудование, влияют на гармоничность среды обучения.
Одним из требований к школьной парте является соответствие росту и комплекции ученика. Оптимальная рабочая поза школьника за партой подробно описана в СанПиНе 2.4.2.2821-10 (раздел X. Гигиенические требования к режиму образовательной деятельности). Регулируемая мебель даёт возможность соблюсти все эти требования.
Так же важны такие требования к мебели для школьников, как прочность, водостойкость, низкая теплопроводность, экологичность материалов.
Парта должна быть безопасна для школьника, поэтому следует исключить наличие острых углов, выпирающих элементов и некачественных механизмов регулировки высоты.
Исследования показали, что в кабинете со светлой мебелью освещённость рабочих мест на 7 %, освещённость доски - на 15 %, а общая освещённость - на 20 % выше, чем в точно таком же кабинете с тёмной мебелью. Желательно наличие зон хранения под столешницей, чтобы не загромождать рабочее место.
Перечисленные требования отражены в таблице.
На основании предложений формирующего этапа был создан опытный образец парты, в котором реализованы три направления по функционалу.
Направление «Здоровьесбере-гающие технологии» включило в себя регулирование и корректировку функциональной мебели. Парта регулируется по высоте. Кнопки располагаются слева на столешнице. Есть четыре уровня заданной высоты. Последний четвёртый уровень даёт возможность работать стоя, использовать парту как кафедру для выступления. Дополнительно есть кнопки для самостоятельного выставления высоты.
Парта укомплектована наушниками для использования при аудировании. Микрофон вмонтирован в веб-камеру и имеется направленный микрофон, которым можно воспользоваться при повышенном уровне шума в аудитории.
В перспективе для данной парты предусмотрено: наличие датчиков отслеживания самочувствия ученика, паузы через каждые 30 минут для физкультминутки, зарядки для глаз, релакса, смены деятельности или полного отключения парты; возможно включение шуток или общения с Алешей; исполнение парты моноблоком, а не отдельными мониторами.
Направление по взаимодействию «учитель - ученик» позволило сделать процесс обучения интерактивным, что заинтересует современного подростка, и повысить его мотивацию к обучению. Каждая аудитория оснащена электронной доской, рабочим местом педагога с электронным классным журналом, системой просмотра и управления контентом обучаемых, системой дистанционных занятий с удалёнными абонентами по видеоконференцсвязи и цифровыми партами, позволяющими работать с электронным учебником, контентом преподавателя и виртуальным ассистентом. «Умная
Рис. 7. Результат опроса по макету
Таблица
Технические характеристики парты
Характеристики блока мониторов не менее/ не хуже Монитор «Учебник» Монитор «Классная доска» Монитор «Помощник Алёша»
Разрешение экрана (пикселей) 1280х800 1920х1080 1280х800
Размер экрана по диагонали (дюймов) 10,1 17,3 10,1
Технология сенсора ёмкостная ёмкостная ёмкостная
Микрофон есть
Web-камера 720 р
Источник питания электросеть с заземлением
Потребляемая мощность (Вт) 500
парта» имеет доступ к базе данных успеваемости для контроля качества процесса обучения (интеграция с ЛМС).
Каждый обучаемый проходит тест, который устанавливает тип восприятия информации. В зависимости от этого система ведёт электронное занятие и добивается гарантированного усвоения материала обучаемым. Качество усвоенного материала проверяется в конце занятия, которое считается результативным только при условии положительного результата тестирования. С целью повышения возможностей по общению с преподавателями и специалистами в различных сферах используется система дистанционного обучения, которая позволяет организовать общение в условиях карантинных ограничений с интересными людьми для разностороннего развития личности.
Монитор «Помощник Алёша» разработан в качестве веб-расширения, функционирующего под управлением операционной системы АСТРА ЛИНУКС 1.6. Решение функционирует в открытой среде передачи данных и использует возможности доступа в Интернет. «Помощник» распознаёт голос и идентифицирует личность. Дополнительного оборудования не требуется, так как технических средств пользователя достаточно для работы. «Алёша» способен самообучаться и корректировать
свои ответы в зависимости от частоты его использования.
Виртуальный помощник Алёша участвует в процессе самоподготовки по теме, проверяет знание пройденного материала и отслеживает качество подготовки (алгоритм: теория - тест: если тест пройден, то переход к следующей теме, если не пройден - возврат к теории и стандартным заданиям). Выявленные по окончании занятия пробелы в знаниях анализируются искусственным интеллектом, и предлагается индивидуальный алгоритм по устранению «хромающих» тем.
В перспективе предполагается отслеживание активности учащегося в течение занятия.
В направлении «Образовательный процесс» парта оснащена отдельным монитором, на котором можно просматривать учебную и справочную литературу в цифровом формате, а также словарями. Имеется доступ к базам электронных занятий и образовательным ресурсам. Реализована возможность по окончании работы суворовца с презентацией или цифровым конспектом урока сохранить его как свой конспект с пометками и комментариями. Имеется возможность выбора языка программирования, изучаемого в курсе информатики.
В перспективе создание конструктора, позволяющего преподавателю создавать содержание
занятия и генерировать тестирующие вопросы по теме с учётом типа восприятия информации.
Искусственный интеллект, как будущее во многих сферах жизни, влечёт спрос на новые виды работ и навыков. Представленный образец является одним из элементов интеллектуального учебного комплекса довузовской образовательной организации «Умная аудитория».
Одним из возможных направлений использования подобной парты является инклюзивное образование. С этой целью в образце предусмотрено расширение программного и технического обеспечения для занятий с детьми с ограниченными возможностями.
Внедрение подобных парт в образовательный процесс открывает новый этап в развитии гуманистической тенденции отечественной педагогики: использование искусственного интеллекта предполагает ориентацию не только на интересы ученика, но и на интересы преподавателя.
ЛИТЕРАТУРА
1. Источник - ГТРК «Ставрополье» - https://stavropolye. пе^гз/148608
2. рортеск ги/ technologies/8140-umnaya-parta-shkolnye-tekhnologii/
3. ктпа^. ги/ knowledge/how-do-you-create-good-ergonomics-at-school/
ИЮЛЬ - АВГУСТ 2022 №4 (37) 101 Ь
