Технологии ИИ на уроках физики

Слайд #1

Технологии ИИ в преподавании физики
Оa
Выполнила:Магистрант 1 курса МИВО Шевякова Ольга Юрьевна
Научный руководитель:Доцент кафедры образования и педагогических наук
Шестакова Татьяна Николаевна

Слайд #2

Актуальность использования технологии ИИ в преподавании физики
Оa
Современные технологии искусственного интеллекта (ИИ) открывают новые возможности для преподавания физики в общеобразовательных школах. Использование ИИ-систем позволяет индивидуализировать обучение, создавать интерактивные учебные материалы и виртуальные лаборатории, а также повысить мотивацию учащихся к изучению предмета. В данной работе мы рассмотрим, как технологии ИИ могут быть эффективно применены в преподавании физики и какие перспективы открывает их использование.

Технологии искусственного интеллекта (ИИ) обладают значительным потенциалом для решения важнейших проблем современного образования, внедрения инновационных методов в педагогические и учебные практики… (Юнеско)
Проблема. У многих людей складывается впечатление, что ИИ в образовании (Artificial Intelligence in Education, AIED) – это «роботы вместо учителей». Но на деле AIED охватывает широкий диапазон продуктов от пошаговых персонализированных учебных и диалоговых систем до исследовательских или интеллектуальных игровых сред обучения, анализа письменных работ, чат-ботов и основанной на ИИ технологии подбора репетиторов. Современные AIED можно условно разделить на обучающие и поддерживающие обучающихся и педагогов.

Слайд #3

Преимущества использования технологий ИИ в образовании
Индивидуализация обучения
Технологии ИИ позволяют адаптировать учебные материалы и задания под индивидуальные потребности каждого ученика. Системы на основе ИИ могут анализировать данные об успеваемости и предлагать дополнительные упражнения или объяснения, помогая ученикам лучше усваивать материал.
Интерактивные учебные материалы
Использование ИИ открывает возможности для создания виртуальных лабораторий, симуляций и других интерактивных учебных материалов. Ученики могут проводить эксперименты, наблюдать физические процессы и анализировать результаты в режиме реального времени.
Повышение мотивации
Интерактивные и увлекательные методы обучения с применением технологий ИИ повышают интерес учеников к изучению физики. Ученики становятся более вовлеченными в образовательный процесс, что способствует лучшему усвоению материала.

Слайд #4

Применение технологий ИИ для улучшения обучения физике
1
Виртуальные лаборатории
Технологии ИИ позволяют создавать виртуальные лаборатории, в которых ученики могут проводить эксперименты и наблюдать физические явления в безопасной и контролируемой среде. Это особенно полезно, когда проведение реальных экспериментов затруднено или опасно.
2
Адаптивные образовательные платформы
Системы на основе ИИ могут анализировать данные об успеваемости учеников и предлагать им персонализированные задания и материалы. Это позволяет каждому ученику развиваться в своем темпе и фокусироваться на тех аспектах физики, которые ему наиболее сложны.
3
Интеллектуальные тьюторы
ИИ-системы могут выступать в роли интеллектуальных тьюторов, предоставляя ученикам обратную связь, подсказки и дополнительные объяснения. Это помогает ученикам лучше понимать физические концепции и развивать необходимые навыки.

Слайд #5

Использование робототехники и дополненной реальности в преподавании физики
Демонстрация физических экспериментов
Робототехника позволяет создавать устройства, которые могут имитировать и демонстрировать различные физические явления. Ученики могут управлять такими роботами и наблюдать, как они реагируют на изменение параметров, что помогает лучше понять физические законы.
Визуализация физических процессов
Дополненная реальность дает возможность визуализировать абстрактные физические концепции и процессы. Ученики могут взаимодействовать с виртуальными объектами и наблюдать, как они ведут себя в реальном мире, что способствует более глубокому пониманию материала.
Интерактивные приложения
На основе технологий дополненной реальности можно создавать интерактивные приложения, в которых ученики могут проводить виртуальные эксперименты, решать задачи и исследовать физические явления. Это делает обучение более увлекательным и эффективным.

Слайд #6

Эффективность применения технологий ИИ в преподавании физики
1
Улучшение успеваемости
Исследования показывают, что использование технологий ИИ в преподавании физики может значительно повысить уровень знаний учащихся. Ученики, использующие интерактивные учебные программы на основе ИИ, демонстрируют лучшее понимание физических концепций.
2
Повышение мотивации
Применение технологий ИИ, таких как виртуальные лаборатории и симуляции, помогает повысить интерес учащихся к изучению физики. Интерактивные методы обучения делают процесс более увлекательным и способствуют лучшему усвоению материала.
3
Индивидуализация обучения
Технологии ИИ позволяют адаптировать учебный процесс под индивидуальные потребности каждого ученика. Системы на основе ИИ могут анализировать успеваемость и предлагать дополнительные материалы для закрепления знаний.

Слайд #7

Проблемы и ограничения использования технологий ИИ
Доступность и стоимость
Внедрение технологий ИИ в образовательный процесс требует значительных финансовых затрат на оборудование, программное обеспечение и обучение персонала. Не все школы могут позволить себе такие инвестиции.
Недостаточная подготовка педагогов
Многие учителя физики не имеют достаточных знаний и навыков для эффективного использования технологий ИИ в преподавании. Необходимо обеспечить их соответствующее обучение и поддержку.
Ограниченность возможностей ИИ
Существующие системы ИИ все еще имеют ограничения в понимании и объяснении сложных физических явлений. Они не могут полностью заменить роль учителя в образовательном процессе.
Этические аспекты
Использование технологий ИИ в образовании поднимает вопросы конфиденциальности данных учащихся и влияния на их взаимодействие с учителями. Необходимо тщательно рассматривать эти аспекты.

Слайд #8

Перспективы развития технологий ИИ в преподавании физики
Виртуальные лаборатории
Технологии виртуальной и дополненной реальности будут продолжать развиваться, позволяя создавать все более реалистичные и интерактивные симуляции физических явлений.
Адаптивное обучение
Алгоритмы машинного обучения будут совершенствоваться, обеспечивая более точную адаптацию учебных материалов и заданий под индивидуальные потребности каждого ученика.
Интеллектуальные тьюторы
Развитие технологий ИИ позволит создавать все более продвинутые интеллектуальные системы, способные предоставлять учащимся персонализированную обратную связь и помощь в изучении физики.
Анализ данных
Применение методов анализа данных на основе ИИ будет способствовать более эффективной оценке результатов обучения и разработке оптимальных стратегий преподавания физики.

Слайд #9

Интеграция технологий ИИ в образовательную программу по физике
Адаптивные платформы
Разработка адаптивных образовательных платформ на основе ИИ, которые могут подстраиваться под индивидуальные потребности каждого ученика.
Виртуальные лаборатории
Создание виртуальных лабораторий и симуляторов, позволяющих ученикам проводить эксперименты и исследовать физические явления в интерактивной среде.
Интеллектуальные тьюторы
Внедрение интеллектуальных систем, способных предоставлять ученикам персонализированную обратную связь и помощь в изучении физики.

Слайд #10

Этические аспекты использования технологий ИИ
Конфиденциальность данных
Технологии ИИ могут собирать и анализировать большое количество личных данных учащихся, что вызывает опасения по поводу их безопасности и использования.
Роль учителя
Внедрение технологий ИИ может вызывать опасения относительно уменьшения роли учителя в образовательном процессе и снижения личного взаимодействия с учениками.
Равный доступ к образованию
Использование технологий ИИ может привести к неравному доступу к качественному образованию, если не все школы и ученики будут иметь возможность их использовать.
Этические нормы
Необходимо разработать четкие этические нормы и правила использования технологий ИИ в образовании, чтобы обеспечить их безопасное и ответственное применение.

Слайд #11

Заключение
Ключевые преимущества
Технологии ИИ открывают большие возможности для улучшения преподавания физики, включая индивидуализацию обучения, создание интерактивных учебных материалов и повышение мотивации учащихся.
Ограничения и проблемы
Внедрение технологий ИИ в преподавание физики сталкивается с рядом проблем, таких как высокая стоимость, недостаточная подготовка педагогов и ограниченность возможностей существующих систем.
Перспективы развития
Дальнейшее развитие технологий ИИ, включая виртуальные лаборатории, адаптивное обучение и интеллектуальные тьюторы, открывает большие возможности для улучшения преподавания физики в будущем.
Необходимость комплексного подхода
Для успешной интеграции технологий ИИ в преподавание физики требуется комплексный подход, учитывающий технические, педагогические и этические аспекты их применения.

Слайд #12

Тохиржонова М.Р. ПРЕПОДАВАНИЕ ФИЗИКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА: ИННОВАЦИИ В ПРЕПОДАВАНИИ И ОБУЧЕНИИ // Мировая наука. 2023. №7 (76). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/prepodavanie-fiziki-s-ispolzovaniem-iskusstvennogo-intellekta-innovatsii-v-prepodavanii-i-obuchenii (дата обращения: 07.05.2024).
Технологии искусственного интеллекта в образовании Руководство для лиц, ответственных за формирование политики. Юнеско. 56 с.

«Искусственный интеллект в образовании» — книга о том, как новые технологии способны изменить учебный процесс. Форбест. https://education.forbes.ru/authors/iskusstvenniy-intellekt-v-obrazovanii (дата обращения: 07.05.2024).

Искусственный интеллект в образовании
https://www.tadviser.ru/index.php/%D0%A1%D1%82%D0%B0%D1%82%D1%8C%D1%8F:%D0%98%D1%81%D0%BA%D1%83%D1%81%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B8%D0%BD%D1%82%D0%B5%D0%BB%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82_%D0%B2_%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%B7%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B8 (дата обращения: 07.05.2024).

ИИ в школах необходимо взять под контроль. Юнеско. https://courier.unesco.org/ru/articles/ii-v-shkolakh-neobkhodimo-vzyat-pod-kontrol (дата обращения: 07.05.2024).
Источники