Серікбай Гүлнәз, Төлеген Алуа, Сағымбай Арман

Ғылыми жетекші:Габдуллин Рустем Серикович

Ш.Уәлиханов атындағы Көкшетау университеті, Көкшетау қ.

ИНФОРМАТИКА ОҚЫТУ ҮРДІСІНДЕ ЖАСАНДЫ ИНТЕЛЛЕКТТІҢ АЛАТЫН ОРНЫ

Аңдатпа

Бұл мақалада информатиканы оқыту үдерісіндегі жасанды интеллекттің (ЖИ) рөлі қарастырылады. ЖИ-дің оқу пәні әрі білім беру сапасын арттыратын тиімді құрал ретіндегі маңыздылығы көрсетіледі. Сонымен қатар, ЖИ технологияларының оқытуды жекелендіру, бағалауды автоматтандыру және бейімделген білім беру ортасын қолдау мүмкіндіктеріне ерекше назар аударылады. Күрделі информатикалық ұғымдарды түсінуді жақсартуда интеллектуалды оқыту жүйелері, виртуалды зертханалар және табиғи тілді өңдеу технологияларын қолдану мәселелері де қарастырылады.

Кілт сөздер: Жасанды интеллект, информатиканы оқыту, бейімделген оқыту, интеллектуалды оқыту жүйелері, цифрлық құзыреттіліктер, автоматтандыру, жекелендірілген оқыту, виртуалды зертханалар, білім беру технологиялары

Serikbay Gulnaz, Tolegen Alua, Sagymbay Arman
Scientific Supervisor: Rustem Serikovich Gabdullin
Sh. Ualikhanov Kokshetau University, Kokshetau

Additional Aspects of Using Artificial Intelligence in Informatics Education

Abstract

This article examines the role of artificial intelligence (AI) in the process of teaching informatics. The study highlights the importance of AI as both a subject of study and an effective educational tool that enhances the quality of learning. Special attention is given to the ability of AI technologies to personalize education, automate assessment, and support adaptive learning environments. The article also discusses the use of intelligent tutoring systems, virtual laboratories, and natural language processing tools in improving students’ understanding of complex informatics concepts.

Keywords: Artificial intelligence, informatics education, adaptive learning, intelligent tutoring systems, digital competencies, automation, personalized learning, virtual laboratories, educational technologies.

Серікбай Гүлнәз, Төлеген Алуа, Сағымбай Арман
Научный руководитель: Габдуллин Рустем Серикович
Кокшетауский университет имени Ш. Уалиханова, г. Кокшетау

Роль искусственного интеллекта в процессе обучения информатике

Аннотация

В данной статье рассматривается роль искусственного интеллекта (ИИ) в процессе обучения информатике. Подчеркивается значимость ИИ как объекта изучения и эффективного образовательного инструмента, повышающего качество обучения. Особое внимание уделяется возможностям технологий ИИ по персонализации обучения, автоматизации оценивания и поддержке адаптивной образовательной среды. Также рассматривается использование интеллектуальных обучающих систем, виртуальных лабораторий и технологий обработки естественного языка для улучшения понимания сложных концепций информатики.

Ключевые слова: искусственный интеллект, обучение информатике, адаптивное обучение, интеллектуальные обучающие системы, цифровые компетенции, автоматизация, персонализированное обучение, виртуальные лаборатории, образовательные технологии.

Соңғы жылдары жасанды интеллект (AI) адам қызметінің көптеген салаларының, соның ішінде білім берудің ажырамас бөлігіне айналды [1, 7]. Информатиканы оқыту процесінде жасанды интеллект ерекше маңызды рөл атқарады, өйткені ол тек оқу пәні ретінде ғана емес, сонымен қатар білім сапасын арттырудың тиімді құралы ретінде де қызмет етеді [4]. Информатика бойынша білім берудегі жасанды интеллектті біріктіру оқытушылар үшін де, студенттер үшін де жаңа мүмкіндіктер ашады, бұл оқу процесін интерактивті, жекелендірілген және тиімді етеді [3, 6].

Біріншіден, жасанды интеллект оқуды жекелендіруге ықпал етеді. Дәстүрлі оқыту әдістері көбінесе оқушылардың оқу қарқыны, алдын ала білімі және танымдық қабілеттері сияқты жеке айырмашылықтарын ескермейді. Жасанды интеллектке негізделген білім беру жүйелері оқушылардың үлгерімін талдай алады және мазмұнды сәйкесінше бейімдей алады [2, 9]. Мысалы, интеллектуалды оқыту жүйелері әр оқушыға өз қарқынымен оқуға мүмкіндік беретін жеке тапсырмаларды, кеңестерді және кері байланысты қамтамасыз ете алады. Бұл тереңірек түсінуге және оқу үлгерімін жақсартуға әкеледі.

Екіншіден, AI күнделікті тапсырмаларды автоматтандыру арқылы оқу процесін жақсартады. Мұғалімдер көбінесе тапсырмаларды тексеруге, материалдарды дайындауға және оқушылардың үлгерімін бақылауға көп уақыт жұмсайды. AI құралдарының көмегімен бұл тапсырмалар ішінара немесе толығымен автоматтандырылуы мүмкін [5, 8]. Автоматтандырылған бағалау жүйелері, мысалы, тестілеу мен бағдарламалау тапсырмаларын жылдам бағалай алады, бұл оқушылармен дереу кері байланыс орнатуға мүмкіндік береді. Бұл оқытушыларға күрделі ұғымдарды түсіндіру және студенттермен өзара әрекеттесу сияқты оқытудың шығармашылық және интерактивті аспектілеріне көбірек көңіл бөлуге мүмкіндік береді [10].

Тағы бір маңызды аспект – сыни ойлау мен проблемаларды шешу дағдыларын дамыту үшін жасанды интеллектті қолдану. Информатика саласындағы білім тек бағдарламалау тілдерін немесе теориялық тұжырымдамаларды зерттеу ғана емес, сонымен қатар логикалық ойлауды дамыту болып табылады. Модельдеу орталары мен бағдарламалау көмекшілері сияқты жасанды интеллектке негізделген құралдар студенттерге эксперимент жасауға, мәселелерді талдауға және оңтайлы шешімдерді табуға көмектеседі [2, 3]. Интеллектуалды жүйелермен өзара әрекеттесу арқылы студенттер алгоритмдердің қалай жұмыс істейтінін және шешімдердің қалай қабылданатынын біледі, бұл цифрлық дәуірде өте маңызды.

Сонымен қатар, AI информатикадағы күрделі ұғымдарды визуализациялауды қолдайды. Деректер құрылымы, алгоритмдер және машиналық оқыту сияқты тақырыптарды дәстүрлі әдістермен түсіну қиын болуы мүмкін. AI негізіндегі визуализация құралдары бұл тұжырымдамаларды анимация, модельдеу және интерактивті модельдер арқылы қол жетімді және қызықты түрде ұсына алады [4]. Бұл түсінуді жақсартады және оқушыларға ақпаратты тиімдірек есте сақтауға көмектеседі.

Дегенмен, информатика біліміне AI интеграциясы да белгілі бір қиындықтарды тудырады. Негізгі проблемалардың бірі – кейбір оқу орындарында техникалық инфрақұрылым мен ресурстардың болмауы [5]. Сонымен қатар, мұғалімдер өздерінің оқыту тәжірибесінде жасанды интеллект құралдарын тиімді пайдалану үшін тиісті дайындықты қажет етеді [6]. Сондай-ақ, деректердің құпиялылығы және технологияға шамадан тыс тәуелділік сияқты этикалық ойлар бар [7].

Информатиканы оқытудағы жасанды интеллекттің тағы бір маңызды рөлі оның адаптивті бағалау жүйелерін қолдау қабілеті болып табылады. Дәстүрлі емтихандардан айырмашылығы, AI негізіндегі бағалау құралдары оқу процесінде оқушылардың білімін үздіксіз бағалай алады [9, 10]. Бұл жүйелер дұрыс жауаптарды ғана емес, сонымен қатар түсініспеушіліктерді ерте анықтауға көмектесетін мәселелерді шешуге арналған қадамдарды талдайды. Нәтижесінде мұғалімдер уақтылы араласып, атаулы қолдау көрсете алады.

Жасанды интеллект сонымен қатар виртуалды оқу орталарын құруға мүмкіндік береді. Виртуалды зертханалар мен тренажерлар арқылы студенттер қауіпсіз және бақыланатын ортада бағдарламалау, деректерді талдау және киберқауіпсіздікті қолдана алады [2, 4]. Бұл әсіресе физикалық ресурстарға қол жетімділік шектеулі болған кезде пайдалы. Мұндай орта студенттерге тәжірибе жасауға, қателіктер жіберуге және олардан нақты салдарсыз үйренуге мүмкіндік береді.

Сонымен қатар, табиғи тілді өңдеу технологиялары (NLP) информатиканы оқытуда маңызды рөл атқарады. Жасанды интеллектке негізделген чатботтар мен көмекшілер оқушылардың сұрақтарына жауап бере алады, күрделі ұғымдарды түсіндіре алады және сыныптан тыс ұсыныстар бере алады [3]. Бұл студенттер кез келген уақытта және кез келген жерде қолдау ала алатын икемді оқу ортасын жасайды.

Жасанды интеллект деректерді талдауда және білім беру саласындағы зерттеулерде де кеңінен қолданылады. Білім беру деректерінің үлкен көлемін талдай отырып, AI оқушылардың мінез-құлқындағы заңдылықтарды, оқудағы қиындықтарды және жалпы оқу үлгерімін анықтай алады [9, 10]. Білім беру мекемелері бұл деректерді оқу бағдарламаларын, оқыту стратегияларын және ресурстарды бөлуді жақсарту үшін пайдалана алады. Деректерге негізделген бұл тәсіл тиімдірек білім беру жүйелерін құруға әкеледі.

Сонымен қатар, AI студенттерді болашақ еңбек нарығына дайындауға көмектеседі. Олардың көпшілігі автоматтандыруға және интеллектуалды жүйелерге бағытталған, студенттер жасанды интеллектпен байланысты дағдыларын дамытуы керек, мысалы, машиналық оқыту және алгоритмдік ойлау [6, 7]. Жасанды интеллекттің информатика біліміне интеграциясы тек технологияны қолданушыларға ғана емес, сонымен қатар жасаушылар мен жаңашылдарға да үйретілетініне кепілдік береді [1].

Сондай-ақ, жасанды интеллектті этикалық тұрғыдан оқыту қажеттілігін түсіну маңызды. Мұғалімдер алгоритмдерге бейімділік, олардың сенімділігі және жасанды интеллект технологияларының әлеуметтік әсері сияқты мәселелерді ескеруі керек [5, 7]. Осы аспектілерді оқыту азаматтардың технологияны этикалық тұрғыдан да, жауапкершілікпен де қолдана алатын цифрлық технологиялар саласындағы қажеттіліктерін қанағаттандыруға көмектеседі.

Мемлекет басшысы айтқандай, жасанды интеллектке негізделген білім берудегі мұғалімнің рөлі өзгеріссіз қалады. Жасанды интеллект мұғалімдерді ығыстырмай, керісінше оларды қолдауы керек. Мұғалім оқыту процесінде технологияны тиімді және тиімді пайдалануды қамтамасыз ететін гид, тәлімгер және фасилитатор рөлін атқарады [3, 6].

Қорытындылай келе, жасанды интеллект информатиканы оқытуда шешуші рөл атқаратынын атап өтеміз. Ол оқытуды жекелендіру, күнделікті тапсырмаларды автоматтандыру, мәселелерді шешу дағдыларын жетілдіру және күрделі тақырыптарды жақсырақ визуализациялау арқылы оқу процесін жақсартады [1, 4, 8]. Кейбір қиындықтарға қарамастан, AI интеграциясының артықшылықтары айтарлықтай және болашақта оны білім беруде қолдану кеңейеді деп күтілуде [6, 7]. Сондықтан информатика саласындағы білім беру сапасын арттыру үшін AI технологияларын әзірлеуді және енгізуді жалғастыру маңызды.

ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР

1. Russell S., Norvig P. Жасанды интеллект: заманауи тәсіл (4-басылым). — Pearson, 2021. https://www.pearson.com/en-us/subject-catalog/p/artificial-intelligence-a-modern-approach/P200000003683

2. Woolf B. P. Интеллектуалды интерактивті оқыту жүйелерін құру: білім алушыға бағытталған стратегиялар. — Morgan Kaufmann, 2010. https://www.sciencedirect.com/book/9780123735942/building-intelligent-interactive-tutors

3. Luckin R. Машиналық оқыту және адам интеллекті: XXI ғасырдағы білім берудің болашағы. — UCL Institute of Education Press, 2018. https://www.uclpress.co.uk/products/100276

4. Holmes W., Bialik M., Fadel C. Білім берудегі жасанды интеллект: оқыту мен білім алуға әсері мен мүмкіндіктері. — Center for Curriculum Redesign, 2019. https://curriculumredesign.org/our-work/artificial-intelligence-in-education/

5. UNESCO. Білім берудегі жасанды интеллект: саясаткерлерге арналған ұсынымдар. —2021. https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000376709

6. OECD. Білім берудегі жасанды интеллект: қиындықтар мен мүмкіндіктер. — 2023. https://www.oecd.org/education/ai-in-education/

7. World Economic Forum. Білім беру болашағын қалыптастыру: жасанды интеллекттің рөлі. — 2024. https://www.weforum.org

8. Zhang D., Zhao J., Zhou L., Nunamaker J. Электрондық оқыту дәстүрлі оқытуды алмастыра ала ма? — Communications of the ACM, 2004. https://dl.acm.org/doi/10.1145/986213.986216

9. Baker R. S., Inventado P. S. Білім беру деректерін талдау және оқыту аналитикасы. — Springer, 2014. https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-1-4614-3305-7_4

10. Siemens G., Long P. Білім берудегі аналитика: жаңа мүмкіндіктер. — EDUCAUSE Review, 2011. https://er.educause.edu/articles/2011/9/penetrating-the-fog-analytics-in-learning-and-education