Генеративный ИИ естественно-научного контента

Описание события	Отчётный доклад про проекту Генеративный ИИ естественно-научного контента - «Приоритет - 2030»
Тип события	Доклад
Начало	2023-12-22T14:15:40.000Z
Окончание	2023-12-22T14:30:40.000Z
color	DarkOliveGreen
Адрес события
Видео запись события
Среды и средства, которые использовались в рамках события	PlantUML
Формируемые в рамках события компетенции
Область знаний	Искусственный интеллект, Большие данные
Местоположение	55° 48' 23.22" N, 37° 36' 58.04" E
Формат реализации
Карта	Идёт загрузка карты… {"minzoom":false,"maxzoom":false,"mappingservice":"leaflet","width":"auto","height":"300px","centre":false,"title":"","label":"","icon":"","lines":[],"polygons":[],"circles":[],"rectangles":[],"copycoords":false,"static":false,"zoom":10,"defzoom":14,"layers":["OpenStreetMap"],"image layers":[],"overlays":[],"resizable":false,"fullscreen":false,"scrollwheelzoom":true,"cluster":false,"clustermaxzoom":20,"clusterzoomonclick":true,"clustermaxradius":80,"clusterspiderfy":true,"geojson":"","clicktarget":"","imageLayers":[],"locations":[{"text":"","title":"","link":"","lat":55.80644879835545,"lon":37.61612167105443,"icon":""}],"imageoverlays":null}

Разработка и исследование модели использование генеративного ИИ для формирования заданий по естественно-научным дисциплинам.

В рамках данного исследования ключевой является проблема создания, видоизменения и повторного использования заданий. Для изучения предложена последовательность действий:

1. Сравнительный анализ таксономий учебных задач и определение типов учебных заданий, для генерации которых перспективно использовать ИИ
2. Анализ кейсов использования генеративного ИИ
3. Разработка модели использования генеративного ИИ для генерации заданий
4. Экспериментальная настройка нейронной сети на генерацию заданий по естественно-научным дисциплинам.
5. Экспериментальное использование методики обучения школьников, включающую генерацию заданий искусственным интеллектом, и доработка разработанных учебно-методических материалов

Сравнительный анализ таксономий учебных задач и определение типов учебных заданий, для генерации которых перспективно использовать ИИ

Среди многочисленных таксономий учебных задач выделяются два направления:

1. В рамках первого направления исходной точкой служат свойства самих учебных задач. Показательным примером первого подхода могут служить работы Балла, Башмакова, Коноле и Пакета
2. В рамках второго исходной точкой служат результаты обучения – знания и умения, которые должен освоить ученик в ходе решения учебных задач. Таксономия Блума — таксономия педагогических целей в познавательной сфере. Таксономия Толлингеровой

	Description
Таксономия Толлингеровой	Таксономия учебных задач Даны Толлингеровой, которая, опираясь на таксономию учебных целей Б. Блума, предложила таксономию учебных задач, разделенных на 5 категорий, содержащих 27 типов учебных задач по операционной структуре, то есть по операциям, необходимым для их выполнения

Анализ кейсов использования генеративного ИИ

Средства с AI поддержкой - Категория:DigitalTool

Это только пример, как можно из всех средств достать средства с поддержкой ИИ

{{#ask: [[Категория:DigitalTool]] [[Tool is made for::генерация контента]] [[AI::Да]] | ?Affordances }}

	Affordances
ABM Constructor	Конструктор используется возможности Semantic MediaWiki и языков агентного моделирования, что позволяет собирать учебные материалы на страницах курса, используя стандартный язык запросов SMW ask и языки блочного и текстового программирования - NetLogo, Snap!
Artbreeder	Создание лиц, пейзажей, картин и миров по заданным условиям. В качестве промптов используются последовательности текстов или изображений. Можно рычажками определять вклад того или иного параметра в картину
Audionotes	Можно надиктовать текст и за счет ИИ система его поймет и переведет
ChatGPT	Генерация текстов - рефераты, проекты, ВКР, диссертации. Система порождает тексты и ссылки, имитируя их правдоподобность
Craiyon	Позволяет выбрать формат и генерируемого изображения. Например, фотография или рисунок.
DreamAI	При видоизменении готового изображения в промпте можно прописать - сделать старше, превратить в индейца и т.п.
Face generator	Генерация лиц несуществующих людей с указанием возраста, пола и расы.
GigaChat	Умеет отвечать на вопросы, вести диалог, написать код, нарисовать картинку по запросу. И всё на русском языке
Humata	Написание статей, эссе. Правка и улучшение готовых документов
Hypotenuse AI	Генерирование текстового контента по ключевым словам.
Kandinsky 2.1	Возможность создавать изображения по их описанию. Можно указывать характеристики и стиль изображения. Например - цифровая живопись, студийная фотография, советский мультфильм
LangChain	LangChain позволяет нам подключить большую языковую модель к нашим собственным источникам данных. Это выходит за рамки простой вставки фрагмента текста в интерфейс чата. Вместо этого мы можем ссылаться на всю базу данных, заполненную нашими собственными данными.
Merlin ChatGPT App	Сводка блога с ИИ-чатботом: суммируйте любые длинные статьи или видеозаписи с Merlin ChatGPT. Установка расширения Merlin позволяет бесплатно задавать до 11 вопросов ChatGPT в день. Виджет расширения удобен и позволяет перенаправлять любой поисковый запрос из строки браузера к роботу от OpenAI буквально в один клик.
Midjourney	Пользователи создают изображения, посылая команды боту в мессенджер Discord: вводят сообщение /imagine и после приглашения prompt вводят словесное описание желаемого изображения; после чего пользователю предлагается выбрать лучшее из четырёх сгенерированных программой изображений и получить изображение в высоком графическом разрешении.
Ora	Создание виртуальных помощников по конкретным тематикам
PaperBrain
Papercup	Может использоваться для продвижения образовательного контента. Записали курс на русском - сгенерировали бразильскую версию, которая очень похожим по тембру голосом будет рассказывать курс на португальском.
PerplexityAI	В тексте, помимо ответа, ещё присутствуют сноски на источники из сети и выделены термины, нажав на которые получит их определение. В России может использоваться без VPN. Работает с запросами на русском языке и даёт ссылки на руссскоязычные источники
Poe	Использование нескольких нейросетей на выбор. Возможность создания собственного чат-бота и использовать чат-боты других участников.
Rytr	Генерация текстов на любые темы на 30 языках. Возможность выбирать стиль документа.
Spin Rewriter 13	Spin Rewriter действительно прост в использовании, просто скопируйте и вставьте текст из вашего документа (или типа текста), который вы хотите прокрутить, в основной раздел приложения, затем нажмите “Переписать статью”, расположенную в правом нижнем углу экрана, и оно мгновенно создаст статью.
TutorAI	Создание модулей из готовых материалов
WolframAlpha	Отдельный язык вычислительной науки, чтобы работать со знаниями - математика, физика, химия, computer science
YandexGPT	Работает с русским языком - голосом и текстом. Ищет информацию в Интернете.

Кейсы использования

	Description	Prompt	Type of Content
Алиса придумай задания для школьников	Алиса предлагает пять заданий по программирования по теме "Оператор ветвления".	Придумай пять задач по программированию по теме "Оператор ветвления".	Текст
Напиши статью о понятии prompt и новой профессии учителя создателя промптов для создания учебных задач	Профессия учителя-создателя промптов: новый подход к обучению	Prompt >>> Напиши статью о понятии prompt и новой профессии учителя создателя промптов для создания учебных задач	Текст
Переформулируй текст в вопросы к учебнику	Переформулируй текст в вопросы к учебнику.	ChatGPT: Ты учитель 5-го класса российской школы. Переформулируй текст {} в вопросы. Сделай 30 формулировок вопросов с ответами. Учитывай возраст детей. Perplexity: Переформулируй текст в форме 30 учебных задач на русском языке	Текст
Поиск виртуальных математических лабораторий	Предоставление информации об используемых онлайн виртуальных математических лабораториях и ссылок на них для дальнейшего использования на занятиях по математике	Привести примеры онлайн виртуальных математических лабораторий со ссылками на них	Текст
Приведи примеры использования Graphviz на уроках химии	Кейс использования возможностей graphviz для представления связей. Визуализация молекул: с помощью Graphviz можно создавать диаграммы, которые показывают структуру молекул. Для этого можно использовать язык DOT, который позволяет задавать связи между атомами и их координаты в трехмерном пространстве.	Как я могу использовать Graphviz на уроках химии?	Код Текст
Приведи примеры учебных задач по математике 5 класс	Кейс генерации учебных задач для конкретного школьного класса.	Приведи примеры учебных задач по математике 5 класс	Текст
Профессия учителя-создателя промптов	Ответ ChatGPT на промпт >> Напиши статью о понятии prompt и новой профессии учителя создателя промптов для создания учебных задач	>> Напиши статью о понятии prompt и новой профессии учителя создателя промптов для создания учебных задач	Текст
Собери перечень информационных компетенций	Кейс сбора компетенций, ожидаемых от школьников в области информационных технологий и искусственного интеллекта	Создать тему образовательных стандартов List other then ISTE computational standards for school students in China List other then ISTE computational standards for school students in Russia Напиши 20 возможных образовательных стандартов в сфере Искусственного Интеллекта, которые будут актуальны в 2025 году Что будет включать 3. Стандарты по созданию и использованию нейронных сетей?	Текст
Собери примеры образовательных сообщества	Поручение генеративному агенту собрать описание и ссылки на существующие сетевые образовательные сообщества, в которых участники создают контент.	Приведи 10 примеров сетевых сообществ UGC со ссылками на них Приведи 10 примеров специализированных сетевых образовательных и научных сообществ UGC со ссылками на них. Приведи 50 примеров специализированных сетевых образовательных UGC с созданием цифровых объектов различного типа со ссылками на эти сообщества и описанием сценариев деятельности.	Код
Создай 50 примеров задач по робототехнике для школьников	Кейс генерации заданий по робототехнике	Создание темы Задачи по робототехнике Приведи 50 примеров задач по робототехнике для школьников	Код Текст
Создай аннотацию к учебному видео	Ситуация, когда книга или автор представлены на учебной площадке, а для видео хотелось бы получить краткое содержание	Установленное расширение Merlin ChatGPT App само предлагает сделать аннотацию видео	Текст
Создай диаграмму классов для взаимодействия доктор - пациент	Диаграммы классов используются для представления отношений и взаимодействий внутри систем различного типа. В данном кейсе рассматривается генерация отношений внутри системы медицинского центра.	Создать ветвь MedCenter Make ClassDiagram for Doctor Patient connection in MerMaid language Напиши диаграмму классов для системы Врач - Пациент - Медкнижка Напиши диаграмму классов для системы Врач - Пациент - Медкнижка на языке Mermaid	Код Текст
Создай диаграммы взаимодействия внутри сетевых сообществ	Процессы взаимодействия внутри сетевых сообществ информативнее представлять в виде UML диаграмм. Системы GenAI создают такие диаграммы на языках Mermaid GraphViz	Напиши варианты использования сети Vkontakte и опиши их в форме use-case diagrams на языке MerMaid	Код Текст
Создай иллюстрации к рассказу по биологии	Кейс создания иллюстраций к рассказу о получении антибиотиков. В данном случае сравнивались различные системы генерации изображений по описанию	Two scientist cultivate penicillin in their kitchen in 1930	Изображение
Создай онтологию Computer Science	Пример, когда агент использует для представления информации различные способы - текстовое описание + код команд на языке Dot.	Ontology of Computer Science Write Computer Science Ontology in GraphViz dot language Write Computer Science Ontology in GraphViz dot language with as much programming languages as possible	Код Схема Текст
Создай онтологию цифровой грамотности	Запрос на построение онтологии цифровой грамотности.	use graphviz dot language for representing digital literacy ontology use the same approach for representing geographic literacy	Код Текст
Создай определение цифровой географии	Кейс содержит несколько примеров сбора географических знаний и заданий в цифровой среде.	Создание бота Digital Geography Определи науку География Собери определение цифровой географии Какие средства используют географы А какие задания можно давать ученикам, чтобы в ответах использовали формат format=map SMW вики-страницы покажи пример ответа на вики странице mediawiki встроить Координаты Sine Rise Hill, Side, Turkey в страницу MediaWiki Semantic MediaWiki, чтобы на странице появилась карта а могу я для показа этих мест на карте использовать #display_map ?
Создай помощника для создания программ на языках блочного программирования	Бот ведёт себя как эксперт в программировании на блочных языках и создает примеры на Scratch 3.0	the bot helps to create programs in block programming languages (Scratch, Snap! and other) and embed this programs to MediaWiki pages Talk to me like an expert in block-based educational languages. Generate code example in Scratch language 3.0 How to use clones in Snap! Расскажи про язык Карел. Команды языка не переводи на русский. Текст рассказа веди на русском	Код Текст
Создай пояснение к понятию цифровая дидактика	Пояснения к понятиям могут собираться при помощи поисковых и генеративных систем.	Простой промпт >> Создай пояснение к понятию цифровая дидактика	Текст
Создай примеры вопросов по программированию на языках высокого уровня	Кейс генерации вопросов по программированию	Создание темы Программирование на языках Приведи 25 примеров вопросов по программированию на языках высокого уровня	Текст
Создай схемы алгоритмов для образовательных роботов	Кейс создания схем управления роботами на языках graphviz и mermaid	Создать тему схем управления роботами Предложи схему алгоритма для робота-геолога. Представь эту схему на языке graphviz	Код
Создай управляющий алгоритм для робота	Кейс создания управляющих алгоритмов для роботов на различных языках	Создать тему Предложи схему алгоритма для робота-геолога. Представь эту схему на языке mermaid Создай алгоритм для робота-геолога на языке Oberon	Код Текст
Создай учебные задачи на различных языках программирования	Генератор учебных задач на различных языках программирования	Создание бота, которому предписывается в ответах использовать только примеры на конкретных языках. Запрос на создание задач по конкретной тематике (Рекурсия)	Код Текст
Создай формулы химических соединений и реакций для начального курса химии	Кейс создания бота, который помогает создавать формулы химический соединений и реакций для последующего их размещения на вики-страницах.	Создание бота - Chemical reactions for SimpleMathJax MediaWiki extension generate formulas of chemical reactions for SimpleMathJax MediaWiki extension generate and explain 10 formulas for Elementary textbook in chemistry Generate more complex formulas for organic chemistry	Код Текст
Создать модули учебного курса	По заданной теме система формируем содержание, разбитое по модулям. Имеет смысл только для того, чтобы оценить способы разбиения курса на разделы.	Система запрашивает - какую тему хотите изучать и по ответу формирует структуру учебного курса.	Текст
Создать онтологию географической грамотности	Генеративные системы по умолчанию хорошо воспроизводят онтологии различных областей знаний. В данном примере мы просим perplexity.ai описать онтологию географической грамотности	use graphviz dot language for representing digital literacy ontology use the same approach for representing geographic literacy	Код Текст

Разработка модели использования генеративного ИИ для генерации заданий

Экспериментальная настройка нейронной сети на генерацию заданий по естественно-научным дисциплинам

1. Представь себе, что ты учитель биологии для младших школьников. Придумай 5 вопросов с вариантами ответа к следующему тексту: <<ТЕКСТ>>
2. Представь себе, что ты учитель биологии для младших школьников. Придумай 5 вопросов с открытым ответом к следующему тексту в квадратных скобках. Для каждого вопроса укажи правильный ответ. <<ТЕКСТ>>
3. Представь себе, что ты учитель биологии для младших школьников. Придумай 5 тем для короткого эссе к следующему тексту в квадратных скобках. Для каждой темы перечисли список основных мыслей (по паре слов на каждую), которые должны быть отражены в ответе ученика.

Экспериментальное использование методики обучения школьников, включающую генерацию заданий искусственным интеллектом, и доработка разработанных учебно-методических материалов

Заключение

Все поставленные в проекте задачи были решены, и их решение позволило увидеть новые проблемы, которые возникают перед образованием ввиду того, что на поле цифровой и вычислительной дидактики всё более активно действует генеративный искусственный интеллект как новый актор образовательного процесса:

1. Современные большие языковые модели способны генерировать простые текстовые задания в форме вопросов множественного выбора, вопросов с открытым ответом и тем для эссе. Вопросы множественного выбора на данный момент уже пригодны для использования. Учительской проверки и доработки на сегодняшний требуют дистракторы. Но, эта проблема уже поставлена перед генеративным ИИ и она в ближайшее время будет решена. Придумывание заданий и их правильных и ложных решений больше не является творческой задачей
2. Эксперименты с использованием искусственно сгенерированных материалов школьными учителями показывают, что вокруг таких материалов могут и будут выстраиваться иерархические цепочки подобные тем, которые выстраивались в своё время вокруг других технологий - персональных компьютеров, Интернет-доступа, когда проводником к этим прорывным чудесам служил учитель информатики. В связи с этим мы можем рассматривать Gen AI при помощи давней рамки "1 ученик : 1 компьютер", в которой важным моментом было даже не то, что у каждого ученика должен быть свой компьютер, а то, что один и тот же компьютер используется учеником для своих учебных и повседневных задач и не возникает шизофренического разделения на компьютер для дома и учёбы. Мы ещё помним летние компьютерные лагеря, о которых Иллич бы написал, что заключённые там дети имею по два компьютера, но не обладают никакой субъектностью относительно того, как этими компьютерами пользоваться.
3. Собранные кейсы использования GenAI показывают, что искусственный интеллект способен генерировать гораздо более сложные и интересные учебные материалы, которые будет интересны и востребованы учениками и будут использоваться ими в целях. которые школьное образование не рассматривает как приоритетные - создание учащимися видео-игр, музыкальных произведений и множества других артефактов, от которых профессоров отделяет ментальная пропасть. Существует реальная опасность формирования учительского и ученического GenAI.

Публикации по проекту

1. Е.Д. Патаракин, В.В.Буров, Д.В. Сошников, МЕТОДИКА ОРГАНИЗАЦИИ ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНОГО ОБУЧЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАТЕРИАЛОВ, СГЕНЕРИРОВАННЫХ ИСКУССТВЕННЫМ ИНТЕЛЛЕКТОМ, Материалы V Международной научной конференции «Современная {ЦИФРОВАЯ} дидактика», МГПУ 2023
2. Yevgeny D. Patarakin, Vasily V. Burov, Dmitry V. Soshnikov, Experimental generation of educational tasks in natural science disciplines using artificial intelligence, Вестник Московского Городского Педагогического Университета. Серия: Педагогика И Психология, 2023, Выпуск 17 (4), стр. 38 - 58
3. Д.В. Сошников, Е.Д. Патаракин, В.В.Буров, Генерация учебных задач при помощи генеративных моделей, ИНФОРМАТИЗАЦИЯ ОБРАЗОВАНИЯ И МЕТОДИКА ЭЛЕКТРОННОГО ОБУЧЕНИЯ: ЦИФРОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ОБРАЗОВАНИИ материалы VII Международной научной конференции 2023, Красноярский государственный педагогический университет им. В.П. Астафьева (Красноярск) https://www.elibrary.ru/item.asp?id=54778633
4. Е.Д. Патаракин, В.В.Буров, Д.В. Сошников, ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕНЕРАТИВНОГО ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО МЫШЛЕНИЯ ШКОЛЬНИКОВ, ИНФОРМАТИЗАЦИЯ ОБРАЗОВАНИЯ И МЕТОДИКА ЭЛЕКТРОННОГО ОБУЧЕНИЯ: ЦИФРОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ОБРАЗОВАНИИ материалы VII Международной научной конференции 2023, Красноярский государственный педагогический университет им. В.П. Астафьева (Красноярск) https://www.elibrary.ru/item.asp?id=54778615
5. Патаракин Е.Д. Трансформация Вычислительной Дидактики Под Воздействием Генеративного Искусственного Интеллекта // БОЛЬШАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ МГПУ сборник тезисов: в 3 т.. Том 1. Московский городской педагогический университет. Москва, 2023 Издательство ПАРАДИГМА, 2023. Vol. 1. c. 14–17. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=54323130
6. Патаракин, Е. Д. (2023). Перенос практик генеративного искусственного интеллекта в естественно-научное образование. УСТОЙЧИВОЕ РАЗВИТИЕ ОБРАЗОВАНИЯ: МИССИЯ.ТРАНСФОРМАЦИИ. РЕСУРСЫ. Сборник материалов педагогического конгресса. Калининград, 2023. С. 170-174. https://elibrary.ru/item.asp?id=54829587