Искусственный интеллект и инновационные педагогические средства в образовании

 
О. П. Околелов  
 
 
 
 
 
 
 
 
ИСКУССТВЕННЫЙ ИНТЕЛЛЕКТ 
И ИННОВАЦИОННЫЕ 
ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА 
В ОБРАЗОВАНИИ  
 
 
Монография 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва 
Берлин 
2020 

УДК 37 
ББК 74 
 О51 
Рецензенты: 
Е. И. Пассов — заслуженный деятель науки РФ, доктор педагогических наук, 
профессор института развития образования г. Липецка; 
Е. Е. Кузьмина — доцент кафедры социологии Липецкого государственного 
педагогического университета,  
кандидат педагогических наук 
Околелов, О. П. 
О51 
Искусственный интеллект и инновационные педагогические 
средства в образовании : монография / О. П. Околелов. — Москва ; 
Берлин : Директ-Медиа, 2020. — 180 с. 
 ISBN 978-5-4499-0776-9 
В монографии предлагаются новые образовательные средства, 
ставящие целью решение проблем современного образования в условиях 
применения ресурсов искусственного интеллекта, которые существенно 
меняют образовательные процессы и трансформируют образовательную 
среду. Под искусственным интеллектом в монографии понимается 
способность компьютера выполнять задачи преподавателя. Сегодня применение искусственного интеллекта становятся необходимым 
явлением в учебном процессе, предоставляя широкие возможности для 
новых, более эффективных методов и форм обучения.  
Монография предназначается разработчикам искусственного интеллекта в образовании, учителям общеобразовательных школ и преподавателям образовательных учреждений, студентам направления подготовки «Образование и педагогические науки». 
Текст печатается в авторской редакции. 
УДК 37 
ББК 74 
ISBN 978-5-4499-0776-9  
© Околелов О. П., текст, 2020 
© Издательство «Директ-Медиа», оформление, 2020 

ПРЕДИСЛОВИЕ 
Современное общее образование призвано стать для каждого учащегося индивидуализированным целостным процессом, обеспечивающим выпускнику за период учебы овладение 
глубокими знаниями основ наук, общепрофессиональными 
компетенциями и готовность к выбору определенной профессии. Необходимость решительного поворота школы к улучшению подготовки молодежи к труду в сфере материального 
производства, к обоснованному выбора ими профессии, должна быть глубоко осознана не только учителями, но и родителями учащихся.  
Преподаватель современной высшей или средней школы 
должен владеть инновационными образовательными технологиями, обеспечивающими полную реализацию нового государственного стандарта. В системе педагогических ресурсов 
особое место принадлежит цифровым образовательным 
технологиям. Здесь под цифровым образованием понимается 
педагогическая система, использующая для реализации процесса обучения компьютер. Педагогический опыт свидетельствует, что цифровизация системы обучения существенно 
меняет образовательные процессы и трансформирует образовательную среду. 
В цифровой образовательной среде очень важное педагогическое значение имеет искусственный интеллект. В этой связи 
рассмотрим сущность понятия искусственного интеллекта. 
В образовании под искусственным интеллектом следует 
понимать способность компьютера выполнять задачи, 
которые стоят перед преподавателем.  
Сегодня применение искусственного интеллекта становится необходимым в учебном процессе, предоставляя широкие 
возможности для новых, более эффективных методов и форм 
обучения. Новые цифровые образовательные технологии призваны обеспечить учащемуся высокое интеллектуальное развитие, глубокие знания научно-технических и экономических 
основ производства, приобретение практических умений и 
навыков, которые позволяют успешно овладеть новыми технологическими процессами.  
3 

Из сказанного выше следует, что ведущими дидактическими требованиями к цифровым образовательным технологиям 
принадлежат:  
— содержание обучения должно основываться на новейших результатах исследований в соответствующих областях 
науки и техники; 
— формы, методы и средства обучения, используемые в 
учебном процессе, должны оптимизировать и интенсифицировать процесс учения; 
— учащийся имеет право иметь собственную индивидуальную модель обучения, в наиболее полной мере отвечающей его 
познавательным и социальным запросам, уровню интеллектуального развития, склонности к творческой деятельности.  
Нетрудно видеть, что названные требования, прежде всего, 
отражают необходимость:  
• освобождения учебного материала и учебников от излишне усложненного и второстепенного материала, выделения основных понятий и ведущих идей учебных дисциплин; 
• усиления профессиональной направленности обучения;
• определения по каждой дисциплине оптимального объёма умений и навыков, обязательных для овладения учащимися, в том числе и навыков использования пакетов компьютерных программ; 
• внедрения в учебный процесс принципа открытого образования; 
• перестройки лабораторного практикума на основе актуализации его проблематики и более широкого использования 
возможностей современной компьютерной техники (лабораторные практикумы удаленного доступа); 
• решительного отказа от устаревших форм организации
профессионально ориентированного обучения; 
• разработки и внедрения в учебный процесс цифровых
образовательных технологий, снижающих существенно затраты на подготовку учащихся и одновременно повышающих качество его подготовки.  

Список сокращений 
ДО — дистанционное образование 
ЦОР — цифровой образовательный ресурс 
ЦОС — цифровая образовательная система 
ИИ — искусственный интеллект  
ЦОРЭС — цифровой образовательный ресурс электронной составляющей 
ЦОРПС — цифровой образовательный ресурс педагогической 
составляющей 
ИТ — информационная технология 
ИКТ — информационно-коммуникационная технология 
ИОТ — информационная образовательная технология 
УМК — учебно-методический комплекс 
ПК — персональный компьютер 
ЭУ — электронный учебник 
ЭУК — электронный учебный курс 
СФЭК — системный фрагмент электронного курса 
ЦУМК — цифровой учебно-методический комплекс 
ЕИОП — единое информационное образовательное пространство  

Глава I.  
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ  
ЦИФРОВОГО ОБРАЗОВАНИЯ 
1.1. Общие положения педагогики  
по организации учебной деятельности 
в системе цифрового образования 
Ниже цифровой образовательный ресурс (ЦОР) нами рассматривается как целостный системный объект педагогики, 
предназначенный для решения образовательных задач, представленных в цифровой компьютерной форме. На практике 
понятие ЦОР нередко трактуется в виде образовательного модуля, поддерживающего изучение конкретного учебного материала. Цифровой образовательный ресурс включает на базовом уровне две составляющие: электронную и педагогическую 
(теоретические основания; формы, методы и средства обучения и др.). По образовательно-методическим функциям цифровой образовательный ресурс классифицируются следующим 
образом: 
— электронный учебник; 
— электронное учебное пособие; 
— электронный учебно-методический комплекс; 
— локальные электронные обучающие системы по отдельным разделам (темам) учебного материала; 
— электронная система контроля усвоения знаний и формирования компетенций.  
В общем случае основа инструментального обеспечения 
электронной составляющей ЦОР слагается из следующих специфических объектов:  
•
локальной компьютерной сети центра обучения, связывающую кафедры учебного заведения, учебно-методическое 
управление, библиотеку;  
•
персональных компьютеров или локальных вычислительных сетей терминальных пунктов; 
•
технических средств выхода в Internet, обеспечивающих
связь компьютерных систем центра и терминальных пунктов 
в режиме on- и offline.  
6 

Работа учащегося в цифровой образовательной системе 
начинается с того момента как он попадает на её главную 
страницу. Здесь ему представлены основные сведения о том, 
что предстоит узнать в дальнейшем. Он может обратиться с 
главной страницы, как к обучающей системе, так и к электронной библиотеке. На странице электронной библиотеки учащейся может ознакомиться с основными положениями компьютерной технологии обучения и перечнем электронных 
учебных пособий. Ознакомившись, он может приступить к самостоятельной работе по изучению заинтересовавшего его 
предмета. На этом этапе учебной деятельности учащейся сначала попадает на регистрационную страницу, где ему необходимо ввести свои данные: ФИО, класс (группа), пароль для 
идентификации и номер зачетной книжки (дневник) для фиксирования результатов.  
Учащейся, после выбора дисциплины и темы, попадает на 
основную рабочую страницу. Здесь располагаются, как правило, следующие компоненты: в левой половине экрана — информация о выбранной дисциплине и теме; в правой половине 
экрана — предполагаемая последовательность действий: 
• 
методика изучения дисциплины; 
• 
возможность получения полной версии учебника в 
электронном виде; 
• 
программа учебной деятельности по данной теме; 
• 
выполнение типовых заданий в режиме обучения;  
• 
оценку уровня усвоения материала с помощью тестирующих программ;  
• 
возможные виды консультаций с преподавателем.  
Все учебные действия учащегося по изучению материала 
заносятся в протокол действий. Все результаты обучения и 
выполнения индивидуальных заданий — в протокол знаний 
по теме. Оценка знаний по темам заносится в электронную зачетную книжку. По нажатию кнопки «Просмотр протоколов» 
происходит переход к завершающей странице сервера, где 
учащемуся предоставляются протоколы его работы и оценки, 
выставленные ему тестирующими и обучающими программами. Вполне понятно, что на этом этапе учащейся имеет возможность завершить работу с программой, либо начать заново, 
вернувшись на основную страницу сервера.  
7 

Особо следует подчеркнуть, что существенные преимущества системе цифрового образования относительно традиционных форм обучения обеспечивают следующие организационно-педагогические 
и 
образовательные 
возможности 
цифровой системы: 
• обеспечение персонифицированного обучения; 
• возможность корректирования содержания изучаемых 
курсов; 
• оперативность предоставления учебного материала;  
• благоприятные условия для реализации принципов и закономерностей теории обучения, обеспечивающих высокую 
педагогическую эффективность учебного процесса; 
• гарантированный достаточно высокий уровень и качество подготовки. 
Анализ тенденций, сложившихся в отечественной практике 
при проектировании и внедрении в учебный процесс цифрового образования, показывает целесообразность создания учебным заведением специальных административных структур, 
ответственных за разработку и состояние отдельных составляющих системы цифровых ресурсов. Так, школьная система 
ЦОР может включать: учебно-методический отдел; информационно-технический отдел; административно-диспетчерский 
отдел — тьютеры, методисты, диспетчеры.  
1.2. Специфические особенности дидактики 
цифрового образования 
Практика разработки и использования в системах цифрового обучения образовательных технологий показывает, что к их 
ведущим проблемам принадлежат: 
• особенности учения как вида деятельности учащегося в 
цифровых образовательных системах; 
• психолого-педагогические и физиологические факторы, 
оказывающие существенное влияние на эффективность познавательной деятельности учащегося в цифровой образовательной среде; 
• специфические принципы дидактики реализующей цифровой образовательный ресурс;  
• педагогические условия проектирования цифровых образовательных технологий; 
8 

• дидактические требования к цифровым образовательным системам.  
Вполне понятно, что для обеспечения педагогической эффективности проектируемой системы цифрового образования 
необходимо потребовать, чтобы эта система реализовывала не 
только соответствующие принципы классической дидактики, 
но и в достаточно полном объеме специфические принципы 
цифрового образования. К числу последних принципов мы относим: интерактивности, потенциальной избыточности учебной информации (рефлексии), нелинейности информационных 
структур и процессов, комбинированного использования различных форм обучения, комплексного использования средств 
мультимедиа.  
Первый из названных выше специфических принципов, 
а именно принцип интерактивности, раскрывает ведущее 
требование дидактики цифрового образования — обучающейся 
в системе цифрового образования должен реально ощущать на 
протяжении всего периода изучения дисциплины руководство 
преподавателя. Также необходимо, чтобы информационные 
технологии на основе интерактивности предоставляли преподавателю возможность на протяжении изучения всего учебного курса корректировать, контролировать и оценивать учебную деятельность учащегося.  
Известно, что по существу учебное задание определяет содержание и способы деятельности учащегося. Принцип потенциальной избыточности учебной информации требует 
от задания, чтобы оно в максимально возможной мере стимулировало рефлексивную деятельность учащегося, всемерно 
способствовало активизации когнитивных процессов. В соответствии с сутью этого принципа учебное задание должно ставить учащегося перед необходимостью самостоятельного завершения работы по формированию определенной системы 
знаний, побуждая его, таким образом, активно и сознательно 
осмысливать те умственные схемы и правила, в согласии с которыми он действует. 
Прежде чем перейти к рассмотрению оставшихся специфических принципов дидактики цифровых образовательных систем остановимся коротко на сущности понятия «цифровая 
образовательная технология». В монографии под этим понятием 
9 

понимается учебная телекоммуникационная технология, 
представляющая собой целостную систему разнокачественных процедур (информационных, дидактических, общепедагогических и др.), которые призваны осуществить 
требуемые изменения в сложившейся системе знаний и 
познавательной деятельности учащихся. Из проведенного 
определения следует, что в цифровых образовательных системах информационно-коммуникативная технология — это есть 
целостная система телекоммуникационных и дидактических 
процедур, реализация которой в учебном процессе приводит к 
достижению конкретных целей обучения и воспитания. 
Так как система операций и процедур является фиксированной, то образовательная технология может быть при необходимости всегда воспроизведена. При этом, процедуры, из которых складывается цифровая образовательная технология, 
в принципе нельзя интерпретировать как звенья алгоритма 
детально описывающего путь достижения того или иного требуемого педагогического результата. Мы считаем, что эти процедуры следует рассматривать как опорные дидактические 
средства, обеспечивающие в совокупности движение субъекта 
обучения к заданным целям. 
Рассмотрим далее содержательные аспекты принципа нелинейности информационных структур и образовательных 
процессов. По существу этот принцип раскрывает ведущие нормативные положения к проектированию и реализации технологий обучения в системах цифрового образования, исходя из следующего требования: в совокупности процедур цифровой 
образовательной технологии приоритет имеют те из них, которые оказывают непосредственное воздействие на механизмы самоорганизации и саморегулирования систем обучения, продуцированных данной технологией. Один из путей 
реализации на практике принципа нелинейности связан со 
структурированием процесса обучения на основе разветвленных программ изучения дисциплин, предоставляющих возможность учесть мотивационные установки, интересы, познавательные и другие личностные особенности обучающегося.  
Принцип комбинированного использования различных 
форм обучения фактически признает не всегда целесообразным применение в системах цифрового образования классиче10