Инклюзивная среда с помощью ИИ технологий
статья

                                    «Инклюзивная среда с помощью ИИ»

Введение

В последние годы наблюдается стремительное развитие технологий искусственного интеллекта, в частности, Искусственного Интеллекта, которые находят применение в самых разных областях. Одним из наиболее перспективных направлений является использование Искусственного Интеллекта технологий для поддержки детей с ограниченными возможностями здоровья. Эти дети часто сталкиваются с трудностями в обучении, коммуникации и социализации. Со стороны педагогического коллектива не всегда возможно учитывать индивидуальные особенности каждого ребенка, создавать персонализированные программы. В этом контексте нейросети могут предложить инновационные решения, способные улучшить качество жизни этих детей.

Вопросы применения цифровых технологий в образовании за последние несколько лет получили развитие в работах многих российских авторов, например,  Л. В. Шмельковой, С. С. Смирнова,  А. Ю. Уварова,  О. В. Рубцовой, Е.Н. Долгих, Л. Г. Зверевой и других. Все они отмечают, что цифровые технологии существенно облегчают работу педагога в части контроля учебного процесса, проектирования индивидуальных образовательных технологий и социализации учащихся.

Аннотация.

Данная тема выбрана мною не случайно. Она посвящена анализу традиционных подходов к обучению детей с ограниченными когнитивными возможностями и необходимости внедрения инновационных технологий, одной из которых являются обучаемые нейронные сети. Наиболее полно возможности их использования автор видит в создании адаптивных обучающих платформ и анализа эмоционального состояния детей. Также в статье рассмотрены этические вопросы; даны рекомендации по интеграции нейросетевых технологий в практику работы с детьми с отклонениями в развитии в контексте междисциплинарного подхода.

 Искусственный интеллект ИИ может значительно улучшить образовательный процесс и помочь педагогам стать более эффективными и проактивными в своей работе. Также ИИ может помочь педагогам в образовательном процессе, предоставляя инструменты для создания адаптивных и персонализированных обучающих программ.

Искусственный интеллект (ИИ) в инклюзивном образовании обеспечивает персонализированный подход, адаптируя учебные материалы под особые потребности учащихся (ОВЗ). Технологии ИИ, включая синтезаторы речи, голосовой ввод, умные помощники и адаптивные платформы, устраняют барьеры, повышая доступность обучения и позволяя каждому ребенку учиться в собственном темпе. 

Педагогическая проблема.

Инклюзивное образование сталкивается с проблемами нехватки кадров (дефектологов, тьюторов), отсутствия безбарьерной среды, негативных стереотипов и слабого методического обеспечения. Пути решения включают повышение квалификации педагогов, адаптацию программ, финансирование инфраструктуры и просветительскую работу по формированию толерантности. 

Основные проблемы инклюзивного образования:

• Кадровый дефицит: Недостаток квалифицированных педагогов, психологов, дефектологов и тьюторов, умеющих работать с детьми с ОВЗ.
• Архитектурная недоступность: Отсутствие пандусов, лифтов, специально оборудованных санузлов и сенсорных комнат.
• Социально-психологические барьеры:

 Предубеждения, страх, стереотипы у педагогов, родителей и учеников

.

• Методические сложности: Нехватка адаптированных образовательных программ и учебных материалов.
• Финансовые ограничения: Недостаточное финансирование для оснащения школ. 

Пути решения проблем:

• Подготовка кадров: Проведение регулярных курсов повышения квалификации, подготовка специалистов по инклюзивной педагогике.
• Создание безбарьерной среды: Активная модернизация школ, установка пандусов, развитие инфраструктуры.
• Психологическое сопровождение: Внедрение работы психологов для создания толерантной атмосферы, формирование эмпатии.
• Адаптация программ: Разработка индивидуальных образовательных маршрутов (ИОМ) и учебных материалов.
• Просвещение: Проведение просветительских кампаний для общества, информирование о важности инклюзии.
• Межведомственное взаимодействие: Совместная работа министерств образования, здравоохранения и социальной защиты. 

Реализация этих мер способствует успешной социализации детей с ОВЗ и созданию равных возможностей для обучения.

Целевая аудитория:

В инклюзивном образовании работает междисциплинарная команда: учителя/воспитатели, дефектологи (тифло-, сурдо-, олигофренопедагоги), логопеды, психологи, тьюторы (сопровождающие) и социальные педагоги. Они адаптируют программы, создают безбарьерную среду и помогают детям с ООП/ОВЗ социализироваться. 

Основные специалисты и их роли:

• Педагог инклюзивного образования (учитель/воспитатель): Непосредственно обучает детей, адаптирует образовательные программы под нужды каждого.
• Дефектолог (специальный педагог): Работает с нарушениями развития. Включает дефектологов разных профилей (олигофренопедагог, тифлопедагог — нарушение зрения, сурдопедагог — нарушение слуха).
• Логопед: Корректирует речевые нарушения у детей.
• Педагог-психолог: Определяет уровень развития, помогает с адаптацией и решает эмоционально-волевые проблемы.
• Тьютор (ассистент): Сопровождает ребенка с ОВЗ, помогает в усвоении материала и организации учебного процесса.
• Социальный педагог: Взаимодействует с семьей, помогает в решении социальных вопросов. 

В команду также входят члены ПМПК (психолого-медико-педагогической комиссии), которые определяют образовательный маршрут.

Цель и задачи.

Искусственный интеллект не заменяет учителя, но помогает ему лучше объяснять сложные темы, быстро готовить материалы и создавать увлекательные уроки. Он освобождает педагога от рутины, дает больше времени на общение с учениками и делает процесс обучения гибким и персонализированным.

Задачи:Искусственный интеллект в образовании: 8 способов применения

• 1.1 Персонализация обучения
• 1.2 Прогнозирование результатов обучения
• 1.3 Автоматизация рутинных задач учителя
• 1.4 Администрирование процесса обучения
• 1.5 Помощь учащимся с особыми потребностями
• 1.6 Планирование ресурсов
• 1.7 Разработка учебной программы

Основные направления использования ИИ в инклюзии:

• Адаптация контента: Автоматическое упрощение текстов, создание поэтапных заданий и преобразование форматов (например, Microsoft Immersive Reader для дислексии).
• Поддержка при нарушениях: Использование синтезаторов речи для незрячих, голосовых команд для людей с нарушениями опорно-двигательного аппарата, преобразование речи в текст ( для детей с аутизмом) (Google Voice Typing).
• Персонализация обучения: Анализ успеваемости в реальном времени и создание индивидуальных образовательных маршрутов (ИОМ).
• Виртуальные помощники: Чат-боты и ИИ-тьюторы для эмоциональной поддержки и помощи с заданиями.
• Аналитика рисков: Прогнозирование трудностей в обучении и предотвращение отчислений, помогая педагогам вовремя вмешаться. 

ИИ не заменяет педагога, а помогает ему, оптимизируя учебный процесс и делая образование более справедливым и доступным для всех.

Для неговорящих детей (с РАС, ЗПРР, нарушениями слуха) разработаны специальные приложения альтернативной и дополнительной коммуникации (АДК), основанные на карточках, картинках и синтезе речи. Основная цель — помочь ребенку выразить желания и наладить общение. 

Используемые ИИ в образовательном процессе:

По –моему мнению, особо перспективным в этой части является искусственный интеллект. Мною были проанализированны мнения нескольких экспертов, и выявлены следующие основные направления использования ИИ в школе:

- повышение уровня мотивации на уроке (с помощью подсказок, сторителлинга, геймификации);

- моделирование эмоционального состояния ребёнка, настраивание его на диалог путём внедрения виртуальных персонажей-собеседников;

- оповещение учителя о возникшей проблеме, которое появляется как результат непрерывного мониторинга и анализа ситуации;

- автоматизация распознавания эмоций ученика, текста, изображений;

- подготовка рекомендаций для создания недостающего учебного контента и создание такого контента;

- генерация учебных курсов из уже имеющегося материала с нужным количеством часов;

- проведение сбора и анализа цифрового следа ученика.

Предположительно, основанные на искусственном интеллекте нейросети могут быть также использованы для создания адаптивных обучающих платформ, которые подстраиваются под индивидуальные потребности ребенка. Например, системы на основе машинного обучения могут анализировать успехи и трудности учащегося, предлагая персонализированные задания и материалы. Это позволяет детям учиться в комфортном для них темпе и получать поддержку в тех областях, где они испытывают наибольшие трудности. Дополнением к платформам станут интерактивные приложения с адаптивными алгоритмами, вовлекающие ребёнка в обучение в удобное для него время, поскольку дети с ОВЗ не всегда могут придерживаться школьного расписания в силу особенности состояния психики, ухудшения состояния, необходимости проведения медицинских процедур и т.д. Адаптивные алгоритмы могут отслеживать прогресс и корректировать уровень сложности заданий, что способствует более эффективному обучению. В Бурятском институте инфокоммуникаций СибГУТИ с помощью нейросети Яндекса Catboost, например, был создан инструмент, который сначала предлагает всё усложняющиеся тесты, а потом предлагает образовательную траекторию [7]. Похожий инструмент для всех пользователей без ограничения был создан в Университете Национальной технологической инициативы 2035 под названием STEPS [10]. Использование этого опыта в части проектирования приложений и платформ поможет создать такие инструменты, которые будут настраиваться на ребёнка с ограниченными возможностями здоровья. Их большой плюс в том, что корректировку индивидуализированного обучения можно проводить неограниченно часто, что особенно эффективно делать в режиме диалога ИОС с ИИ (информационно-обучающей среды с искусственным интеллектом). Рассмотрим несколько видов уже существующих обучающих систем на основе диалога: это зарубежные системы CIRCSIM, AUTOTUTOR, WATSON TUTOR, а также ChatGPT.

CIRCSIM

Эта обучающая система была создана ещё в начале 1980-х годов в Иллинойском технологическом университете вместе с медицинским колледжем Раша. Впервые программа вела с человеком индивидуальные обучающие диалоги, производя как обработку, так и генерацию естественного языка, пусть и на примитивном уровне. CIRCSIM важна тем, что она впервые задала алгоритм диалога с человеком, не понимающим каких-то деталей или даже сути вопроса, и оказалась в роли навигатора на его пути к пониманию. Несмотря на то, что программа была разработана для студентов-медиков первого курса, её алгоритм – универсален, и используется в более совершенных программах, а также рекомендуется для разработки учителями нейросетей и программ для диалогового обучения детей с особенностями развития.

- Если ответ учащегося верен, программа продолжает работать дальше.

- Если ответ учащегося частично верен, программа подтверждает его/поправляет, и продолжает работать дальше.

- Если ответ учащегося близок к неправильному, вводится т.н. «вложенный метод» - подсказка, программа продолжает работать дальше.

- Если ответ учащегося не верен, программа даёт правильный ответ и продолжает работать дальше.

Особенность этого алгоритма для обучения детей с ОВЗ в том, что программа не огорчает ребёнка сообщением о неправильном ответе – в любом случае, правильный ответ, исходит он от машины или от человека, будет озвучен. Это благотворно действует на желание ребёнка продолжать занятие с диалоговой системой.

AUTOTUTOR

Эта программа создавалась в течение 20 лет в Мемфисском университете, и она гораздо шире подходит к задачам обучения – её целью было не научить давать краткие правильные ответы, а разобраться в вопросе прежде, чем дать ответ. «Программа использует статистическую технику, известную как латентный семантический анализ (ЛСА), для сравнения текста, написанного учеником, с многомерной матрицей понятий, взятой из большого массива соответствующих учебников» .

Здесь важно понимать, что педагог не ожидает от ученика правильного ответа – ни немедленного, ни какого иного. Его цель в использовании программы автотьютора состоит в том, чтобы ученик научился делать выводы из посылок, самостоятельно размышлять, выстраивать логическую связь между поступком и последствием, действием и реакцией. Разработчики использовали для обучения модели сократовский метод ведения диалога – развитие беседы на основе уже полученных ответов. Работа AUTOTUTOR’а состоит из пяти этапов:

1. Программа в облике персонажа ставит проблему или задаёт вопрос.
2. Ученик отвечает, вводя текст с клавиатуры или озвучивая голосом.
3. Программа оценивает, понимает ли ученик обсуждаемое понятие.
4. Если программа решает, что ученик ответил недостаточно осмысленно, она предлагает корректирующие и направляющие вопросы, утверждения, подсказки, побуждая ученика прийти к правильному ответу.
5. Повторение шагов 2-4 до тех пор, пока ученик действительно не поймёт, о чём речь.

Программа признана [13] эффективнее многих репетиторов, поскольку может бесконечно вариативно спрашивать ученика, не повторяясь в итерациях.

WATSON TUTOR

Эта программа от IBM и Пирсон не рассчитана на то, чтобы давать новые знания, её цель – углублять существующие [14]. Эта программа, в отличие от предыдущей, работает не со всем корпусом доступных знаний, а базируется на одном учебнике и, в зависимости от ответов ученика, может опираться на дополнительные материалы, используя вспомогательную стратегию – может задать до 600 вопросов по теме, давая подсказки типа «с заполнением пробела» и вариантами ответов. Это легко адаптируемая к любой программе педагогическая модель дополняется статистическим методом построения графов знаний ученика, выявляя не только уровень знаний, но и темы с пробелами в них. Это удобно при обучении детей с ОВЗ, так как можно задать любой по сложности уровень знания и уровень общения.

ChatGPT

Уже сейчас дети активно пользуются этим чатом, чтобы решать задачи, получать ответы на вопросы, рисовать, создавать песни и музыку, просто болтать на разные темы и заниматься самообразованием. Чатом пользуются и педагоги, причём чаще, чем дети [9].

В ходе анализа направлений использования ChatCPT, автором статьи была составлена таблица, отражающая основные привлекательные для учителей и учеников качества нейросети.

Направления использования ChatGPT и результаты его применения.

Лучшие приложения для альтернативной коммуникации (АДК):

• «Альберт» — полноценный русскоязычный коммуникатор для создания карточек и фраз, помогающий развивать речь.
• LetMeTalk — удобное приложение для создания коммуникативных досок, позволяющее озвучивать потребности ребенка через изображения.
• «Аутизм: Общение» — приложение с набором карточек для общения, разработанное с участием экспертов (иногда упоминается как «Пинго»).
• «Говори молча» — инструмент, использующий карточки PECS (система обмена изображениями) для обучения общению с нуля.
• «Павлик» — коммуникатор для детей с РАС, ДЦП и задержками развития. 

Приложения для запуска речи и логопедии:

• Speech Blubs — приложение с видеомоделированием для развития речевых навыков у детей от 1 до 8 лет.
• «Привет, логопед!» — игры для запуска речи и развития правильного произношения. 

Эти приложения поддерживают работу на Android и iOS, позволяя добавлять собственные фотографии и создавать уникальные тематические разделы (еда, гигиена, эмоции).

Рефлексия и рекомендации педагогам по использованию ИИ.

Для эффективного внедрения нейросетевых технологий в практику работы с детьми с отклонениями в развитии необходимы:

1. Междисциплинарный подход: объединение усилий специалистов из области психологии, педагогики и информатики для создания комплексных решений.

2. Обучение специалистов: подготовка педагогов и терапевтов к использованию новых технологий и методик.

3. Исследования: проведение научных исследований для оценки эффективности нейросетевых решений в различных контекстах.

4. Обратная связь: отзывы от родителей и детей о внедряемых технологиях для их постоянного улучшения.

Российская инновационная учебно-методическая система ДИАЛОГ [3], разработанная издательством «Дрофа», содержит в себе все требования новых образовательных стандартов, начиная от дошкольного образования, заканчивая старшей школой. УМК написан под общей редакцией академика Г.А.Бордовского и развивает традиции методической школы Петербурга. Соавторы программы: М.П. Воюшина, Н.Л. Стефанова, Е.П. Суворова. ДИАЛОГ ориентируется не на элемент школьного знания, а событие в личной жизни ученика. Обучение в данном случае рассматривается как процесс взаимодействия учителя и учащихся. «Главной целью создания инновационной учебно-методической системы «Диалог» является организация образовательного процесса посредством диалога, специально направленного на актуализацию личностных функций учащихся, на накопление ими опыта реализации ценностного выбора, критического восприятия, рефлексии, творческого решения учебных проблем и др.» [Говоря простым языком, ДИАЛОГ наиболее близок к AUTOTUTOR’у, поскольку: а) побуждает учащихся размышлять и находить обоснование своим решениям; б) в качестве базы естественного языка пользуется большим массивом разноплановых данных. Более того, она поощряет детей к самообразованию, воспитывает в них умение договариваться. К сожалению, реализованная в виде учебников, система ДИАЛОГ не имеет своего цифрового аналога, а с 2018 года учебники ДИАЛОГ исключены из системы общего образования из-за негативной оценки экспертов. Не касаясь содержания самих учебников, отметим инновационный методический подход, который, гипотетически, будучи неприменим или ограниченно применим в рамках живого общения начальной и общей средней школе, мог бы послужить принципиальной логической основой для создания российского варианта AUTOTUTOR’а применительно к учебным планам, разработанными специально для детей с ОВЗ .

Список литературы

1. Барышев Д. А., Макаревич И. В., Зубанков А. С., Розалиев В. Л. Нейросетевой подход к определению эмоций человека по речи // ИВД. 2022. №5 (89). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/neyrosetevoy-podhod-k-opredeleniyu-emotsiy-cheloveka-po-rechi (дата обращения: 22.01.2025).
2. Вартанян Г.А., Петров Е.С. Эмоции и поведение. Ленинград: Наука, 1989. 144 с.
3. Воюшина М. П. Реализация идей поликультурного образования в учебно-методическом комплекте для начальной школы «Диалог» // Rhema. Рема. 2011. №1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/realizatsiya-idey-polikulturnogo-obrazovaniya-v-uchebno-metodicheskom-komplekte-dlya-nachalnoy-shkoly-dialog (дата обращения: 22.01.2025).
4. Вудвортс Р. Выражение эмоций. – М.: Экспериментальная психология, 2000. 798 с.
5. Долгих, Е. Н. Инновационная учебно-методическая система «Диалог» как средство организации образовательного процесса // Молодой ученый. — 2014. — № 6 (65). — С. 703-705. — URL: https://moluch.ru/archive/65/10472/ (дата обращения: 22.01.2025).
6. Дуарте Ф. Количество пользователей ChatGPT (январь 2025)// Exploding Topics – 06.01.20— URL: https://explodingtopics.com/blog/chatgpt-users (дата обращения: 22.01.2025).
7. Елтунова И.Б., Нестеров А.С. Использование алгоритмов искусственного интеллекта в образовании // Современное педагогическое образование. 2021. №11. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ispolzovanie-algoritmov-iskusstvennogo-intellekta-v-obrazovanii (дата обращения: 22.01.2025).
8. Ерохина Е. Может ли ИИ заменить преподавателя в вузе? Интервью о результатах серии экспериментов // Скиллбокс. – 01.11.24 - URL: https://skillbox.ru/media/education/mozhet-li-ii-zamenit-prepodavatelya-v-vuze-intervyu-o-rezultatah-serii-eksperimentov/ (дата обращения: 22.01.2025).
9. Салливан М. Исследование показало, что учителя используют ChatGPT чаще, чем ученики// ФастКомпани — 03.03.2023. — URL: Текст https://www.fastcompany.com/90860133/teachers-use-chatgpt-more-than-students-a-study-finds (дата обращения: 22.01.2025).