Даянова Г.Ш., учитель математики   

Использование                технологий искусственного   интеллекта         для подготовки уроков математики 

       В контексте современной цифровой среды актуальной является тема внедрения искусственного интеллекта (ИИ). Внедрение ИИ позволит значительно оптимизировать и улучшить процесс обучения. Искусственный интеллект способен заменить задачи, требующие интеллектуальных способностей человека. Ключевой технологией ИИ являются нейросети. Учитель математики ежедневно сталкивается с большим количеством рутинной работы. Многие технологии ИИ созданы для упрощения и оптимизации работы учителя, поэтому сначала мы отметим преимущества использования нейросетей в преподавании математики:  

        Технологии искусственного интеллекта (ИИ) используются для подготовки уроков математики в разных направлениях: автоматическая проверка решений, адаптивное обучение, визуализация и генерация заданий. Эти инструменты не заменяют традиционные методы обучения, а дополняют их, создавая комплексную учебную среду. Возможность  персонализированного обучения: использование ИИ способствует внедрению индивидуальных образовательных программ для каждого ученика с учетом уровня знаний, способностей и темпа обучения. Каждая тема может быть разработана на нескольких уровнях. Сначала с помощью платформы «Цифровой учитель» можно пройти диагностический тест, позволяющий определить уровень владения предметом и задания, необходимые для самостоятельной работы. Учителю математики данный тест позволит обобщить общее представление о трудностях каждого ученика, необходимом уровне подачи материала и сложностях при его усвоении.  

После диагностики требуется разработка адаптивных уроков, в которых учитывается анализ усвоения материала каждым учеником, поэтому ИИ может предложить им уроки и задания, соответствующие их потребностям. Данная задача позволит решить проблему разной успеваемости у обучающихся, проанализирует результаты их деятельности.  

Такие программы, как DreamBox или Knewton, позволяют собрать данные о том, сколько времени ученики решают ту или иную задачу, какой именно пример вызывает наибольшие трудности, на каком этапе возникают сложности у каждого ученика. Данные материалы обобщаются при анализе каждого ученика, их можно обобщить и проанализировать для подготовки к уроку, объяснения нового материала на разборе предыдущих ошибок. Кроме этого, ИИ способен предлагать ученику подобные варианты с заданиями для понимания и закрепления изученного. В итоге, ученики могут проработать сложные задания, повторно решить примеры, а учитель получить обобщенные отчет о работе всего класса и индивидуальным показателям каждого ученика. Учитель обобщает эти сведения при подготовке контрольных работ и итоговых рекомендаций.  

Автоматическая проверка  

ИИ анализирует шаги решения и указывает на ошибки, что экономит время учителей. Например:   

Wolfram Alpha, Photomath — анализируют решения задач, определяют, где ученик допустил ошибку и в чём её причина.   

Mathpix — использует технологии распознавания изображений для автоматической проверки решений, введённых вручную или сфотографированных. Адаптивное обучение  

ИИ анализирует уровень знаний ученика и предлагает индивидуальные задания, которые помогают восполнить пробелы в знаниях. Некоторые инструменты:   

Адаптивные платформы (например, Khan Academy, Aleks, «Учи.ру») — анализируют успехи ученика и предлагают задачи оптимальной сложности. Интеллектуальные обучающие системы (ALEKS, Smartick, Khan Academy) — если ученик успешно справляется с заданиями, система предлагает ему более сложные задачи; если возникают ошибки, платформа предлагает дополнительные объяснения и тренировочные упражнения.  

Визуализация  

ИИ помогает создавать интерактивные обучающие материалы, включающие визуальные и анимационные элементы. Например:   

урок.рф  

3D-графика (в GeoGebra, Desmos) — позволяет строить графики функций и моделировать геометрические задачи.   

Моделирование реальных ситуаций — ИИ создаёт задачи, основанные на реальных жизненных ситуациях, что помогает учащимся применять математические знания на практике.  

Генерация заданий  

ИИ может анализировать существующие задачи и на основе этого анализа генерировать новые, уникальные задачи, адаптированные под конкретные образовательные цели. Например: урок. рф  

Генерация задач на основе шаблонов — ИИ анализирует существующие задачи и генерирует новые на основе схожих структур и условий. Например, если есть задача «Найти площадь квадрата со стороной 4 см», ИИ может сгенерировать аналогичную задачу «Найти периметр квадрата со стороной 4 см».  

Генерация задач на основе шаблонов — ИИ может анализировать существующие задачи и генерировать новые на основе схожих структур и условий.  

Исследователи Н. И. Морозова и Е. А. Ракова выделяют следующие возможности использования нейросетей на уроках математики:  

1.                 Распознавание образов геометрических фигур с определением их параметров для расчета площадей и периметров. Это необходимо в старших классах для различения краев и контуров, углов и линий, нахождения пропорций и симметрии. Данные программы помогают в решении задач, распознавании лиц, медицинской диагностике. Геометрия с использованием ИИ также интересна и при выборе профессии будущих специалистов.  

2.                 Обобщение аналитических данных при работе с поиском закономерностей при изучении математических концепций. В число подобных задач могут войти задания из сборников по углубленному курсу для подготовки к олимпиадам и экзаменам в вуз: нестандартные текстовые задачи, рациональные и иррациональные уравнения и неравенства и др. [2, с. 95]. Здесь учитель может определить будущих талантливых математиков для подготовки к Олимпиадам.  

3.                 Создание интерактивных заданий для решения математических задач всех уровней с целью повышения мотивации к обучению и уровня вовлеченности в урок. Некоторые игровые задания не только позволяют поновому посмотреть на материал обучения, но также является помощником учителю при подготовке интересного и современного урока.  

4.                 Автоматическое создание задач всех уровней для того, чтобы ученики смогли проверить свои знания. Здесь учитель может не беспокоиться при проведении контрольных работ, программа ИИ увидит переписанные материалы, обращения из интернета.  

5.                 Автоматическое распознавание рукописного текста, что значительно облегчит учителю проверку тетрадей. Такое нововведение позволит учителю сократить время на проверку тетрадей и направить его на повышение своей категории, улучшении профессиональных успехов, внедрению новых конспектов.  

6.                 Создание готового урока согласно ФГОС с возможностью интегрированных занятий: математика и английский, математика и литература [3, с. 563]. Готовые уроки также помогают учителю направить свои ресурсы на анализ полученных материалов и выявление обобщенного портрета класса, выделение талантливых учеников, которые способны представлять школу на Олимпиадах.  

Кроме этого, при подготовке домашних заданий по математике может быть использована программа Merlin AI, позволяющая объяснить понятия, помочь посчитать примеры. В этой программе можно создать и распространить миниатюрные видео с построением функций и графиков с возможностью изменения параметров, улучшить качество работы над школьным проектом, предложить новые направления развития, создать уникальные тексты, а также помочь в подготовке к ЕГЭ [5, с. 128].  

В приложении Wolfram|Alpha можно не только посмотреть решение задач, но и понять, почему получился именно этот ответ. Таким образом, приложение Wolfram|Alpha является индивидуальным репетитором для учеников, не имеющих возможность попросить помощи в подготовке домашнего задания. Кнопка «показать шаги» помогает учителю разбить решение задачи на этапы, не усложняя механизм пути к ответу. Приложение Socratic или MATHia позволяют школьникам проанализировать выполненное домашнее задание, предоставить пошаговое разъяснение решения каждой задачи и дать подсказку, где именно допущена ошибка [1, с. 564]. Это репетитор, который онлайн может помочь обучающимся в старших классах самостоятельно понимать материал, разбирать трудности в понимании абстрактных концепций.  

В работе П. В. Четырбок и М. А. Шостак анализируются возможности использования ИИ при дистанционном обучении математики. Исследователи предлагают применять программу Stepik, позволяющую анализировать уровень знаний каждого обучающегося и возможности решения задач разного уровня. Создание адаптивных тестов направлено на определение скорости усвоения материала и возможности решения логических задач [6, с.

70]. 

Использованная литература  

Бабурчина А. И. Использование ИИ в преподавании математики для школьников среднего и старшего звена // Международный научный журнал «Вестник науки». — Сентябрь, 2024. — Т. 5. — № 9 (78). — С. 553–579. 

Математика. Сборник задач по углублённому курсу: учебно-методическое пособие / Б. А. Будак [и др.]; под ред. М. В. Федотова. — 3-е изд. (эл.). — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2015. — 329 с.  

Морозова Н. И., Ракова Е. А. Использование элементов искусственного интеллекта на уроках математики // Устойчивое развитие социальноэкономических процессов в условиях цифровой трансформации современного общества: Сборник научных статей по материалам Международной научнопрактической конференции. Ставрополь, 2024. — С. 562–566. 

Павлинская В. Э. Использование искусственного интеллекта на уроках математики // Научный альманах. — 2023. — № 10–1 (108). — С. 71–72.