Жасанды интеллектіні биология сабақтарында пайдалану

Жасанды интеллектіні биология сабақтарында пайдалану

Сулейменова Гульнар Абдоллаевна

«Өрлеу» БАҰО АҚФ Алматы қаласы бойынша КДИ

«Педагогика және пәндік әдістер» кафедрасының

аға оқытушысы, биолог, тренер

Аннотация

В статье рассматривается использование технологий искусственного интеллекта (ИИ) на уроках биологии и их эффективность. ИИ способствует улучшению наглядности и моделирования, разработке индивидуальных траекторий обучения, автоматизированной оценке знаний и обработке естественного языка. Приведены конкретные примеры, демонстрирующие возможности ИИ в визуализации сложных биологических процессов, повышении успеваемости учеников и снижении нагрузки на преподавателей. Применение ИИ в системе образования Казахстана рассматривается как важный шаг к воспитанию конкурентоспособного поколения.

Annotation

This article analyzes the use and efficiency of artificial intelligence (AI) technologies in biology lessons. AI enhances visualization and modeling, supports the development of personalized learning trajectories, facilitates automated assessment, and aids in natural language processing. Specific examples are provided to demonstrate how AI tools can simplify the visualization of complex biological processes, improve student performance, and reduce teacher workload. The application of AI in Kazakhstan's education system is highlighted as a crucial step toward nurturing a competitive generation.

Қазіргі білім беру жүйесінде жасанды интеллект (ЖИ) технологиялары оқыту процесіне жаңа серпін беруде. Әсіресе биология пәнінде ЖИ мүмкіндіктері күрделі ұғымдарды көрнекі, интерактивті және тиімді түсіндіруге ықпал етеді. Бұл технологиялар оқушылардың өзін-өзі өзектендіруіне, жеке оқу траекторияларын дамытуға мүмкіндік береді.

ЖИ-ді қолдану биология сабақтарында келесі артықшылықтарды қамтамасыз етеді:

І. Көрнекілік пен модельдеу
Күрделі биологиялық процестер мен құрылымдарды визуализациялау оқушылардың оларды түсінуін жеңілдетеді. Мысалы, ЖИ негізіндегі виртуалды зертханалар жасуша құрылымын зерттеп, генетикалық тәжірибелерді қауіпсіз жағдайда орындауға мүмкіндік береді.

Жасуша құрылымы — биологияның негізгі ұғымдарының бірі. Жасанды интеллект негізінде жасалған 3D-визуализация құралдары оқушыларға жасушаның ішкі бөліктерін зерттеуге мүмкіндік береді. Мысалы:

1.Cell Explorer: The Animal Cell 3D Visualization қосымшасы жасушаның мембранасынан бастап ядроға дейінгі құрылымдарды үш өлшемді түрде қарауға және олардың қызметтерін оқып-үйренуге көмектеседі.

2.BioDigital Human платформасы адам жасушаларының және ағзалардың интерактивті үлгілерін ұсынады, бұл жасуша деңгейіндегі процестерді жақсырақ түсінуге мүмкіндік береді.

Генетикалық процестерді визуализациялау оқушылардың мутациялар, ДНҚ репликациясы және генетикалық тұқым қуалау заңдылықтарын түсінуіне көмектеседі. ЖИ пайдаланатын платформалар:

3.Geniverse — оқушыларға виртуалды зертханалық ортада генетикалық эксперименттер жүргізуге мүмкіндік беретін бағдарлама. Оқушылар айқас тозаңдандыруды жүзеге асырып, ұрпақтар арасындағы белгілердің таралу заңдылықтарын зерттей алады.

4.CRISPR Classroom — CRISPR гендік редакциялау технологиясының жұмыс істеу принципін көрсету үшін ЖИ құралдарын пайдаланады. Бұл бағдарламада оқушылар гендік инженерияның негізгі әдістерін меңгереді.

Жасанды интеллект арқылы модельдеу білімалушылардың эволюциялық процестерді түйсінулеріне көмектеседі. Жасанды интеллект қолданатын симуляциялар табиғи сұрыпталу және бейімделу процестерін көрсетеді. Мысалы:

5.PhET Interactive Simulations биологиялық популяциялардың эволюциясын модельдеуге арналған құралдар ұсынады, бұл оқушыларға популяциялардағы өзгерістердің қоршаған орта факторларына тәуелділігін зерттеуге мүмкіндік береді.

Жоғарыда аталған мысалдар ЖИ-дің биология сабақтарындағы көрнекілік пен модельдеу мүмкіндіктерін кеңейтетінін және оқушылардың пәнді тереңірек түсінуіне көмектесетінін көрсетеді.

ІІ.Жеке оқыту траекториялары

ЖИ оқушылардың оқу жылдамдығы мен оқу қабілеттерін талдай отырып, әрқайсысына бейімделген, сараланған тапсырмалар ұсына алады. Бұл оқушылардың өзін-өзі бағалауына, білім алудағы әлсіз тұстарын анықтауына, өз оқуындағы олқылықтарын қалай жетілдіруге болатыны нақтылауына жағдай жасайды.

Жасанды интеллект (ЖИ) биология сабақтарында оқушыларға жеке оқыту траекторияларын құру арқылы оқу тиімділігін арттырады. ЖИ әр оқушының білім деңгейін, оқу жылдамдығын және оқу стилін талдай отырып, жеке бейімделген тапсырмалар мен оқыту материалдарын ұсынады. Төменде бұл тәсілдің нақты мысалдары келтірілген.

1.Smart Sparrow платформасы
Бұл адаптивті оқыту жүйесі оқушылардың жауаптарын талдап, олардың қателіктерін анықтайды. Егер оқушы биология тақырыбына байланысты сұрақта қате жіберсе, платформа түсіндірмелер береді және қосымша тапсырмалар ұсынады. Мысалы, генетикалық заңдылықтар бойынша есептерде қателіктер қайталанса, жүйе тұқым қуалау заңдарын жақсырақ түсіндіретін интерактивті модульдерді қосады.

2.Knewton Alta платформасы
Бұл платформа оқушылардың оқу материалын меңгеру деңгейін бағалайды және қажетті тақырыптарда қосымша тәжірибе тапсырмаларын береді. Биология сабағында жасушаның бөліну процестерін меңгере алмаған оқушылар үшін митоз бен мейоз тақырыбындағы түсіндірме бейнематериалдар мен интерактивті тесттер ұсынылады.

3.Classcraft жүйесі
Биология сабақтарында оқушылардың мотивациясын арттыратын бұл платформа геймификация элементтерін қолданады. ЖИ әр оқушының оқу үлгерімін бақылайды және пәнге қызығушылығын сақтауға көмектесетін тапсырмаларды бейімдейді. Мысалы, эволюция теориясы тақырыбында жеке деңгейге сай ойын түріндегі тапсырмалар беріледі.

4.Coursera немесе EdTech платформаларындағы бейімделген курстар
Биология курстарында ЖИ тест нәтижелерін талдай отырып, қандай бөлімдерде оқушының қиындық көріп отырғанын анықтайды. Мысалы, егер «ферменттердің жұмысы» тақырыбындағы сұрақтарда төмен нәтиже көрсетілсе, жүйе автоматты түрде қосымша бейне сабақтарды немесе жаңа тапсырмаларды ұсынады.

Жасанды интеллект негізінде жұмыс істейтін жүйелер әр оқушының қажеттіліктеріне бейімделген оқыту траекторияларын құру арқылы білім алудың тиімділігін арттырады. Бұл оқушылардың әлсіз тұстарын дер кезінде анықтап, оларға бағытталған көмек көрсетуге мүмкіндік береді.

ІІІ. Автоматтандырылған бағалау

Білімді бақылау және бағалау үшін ЖИ құралдары тест нәтижелерін талдай алады, эсселер мен жобаларды бағалайтын жүйелер жасалады. Бұл оқытушыларға уақыт үнемдеуге көмектеседі.

Жасанды интеллект (ЖИ) биология сабақтарында автоматтандырылған бағалау жүйелерін енгізу арқылы білімді бақылауды жеңілдетеді және оқытушылардың уақытын үнемдейді. Бұл технология тест нәтижелерін жылдам талдауға, шығармашылық жұмыстарды бағалауға және қателіктерді талдап, кері байланыс беруге мүмкіндік береді. Нақты мысалдар:

1.EdTech Test Assessing Systems
Бұл жүйелер көп таңдаулы тест тапсырмаларын автоматты түрде бағалайды. Мысалы, оқушы биология пәнінде экология тақырыбына арналған тестті аяқтаған соң, ЖИ барлық жауаптарды талдап, бірден баға қойып, дұрыс және қате жауаптарды талдау нәтижелерімен бірге ұсынады. Оқушылардың қай бөлімдерде қате жібергенін және қандай тақырыптарды қайталау керектігін көрсетеді.

2.Turnitin платформасы
Бұл жүйе эсселер мен ғылыми жобалардағы плагиат деңгейін тексеріп қана қоймай, ЖИ алгоритмдері мәтін құрылымын, грамматиканы және мазмұнның логикалық реттілігін бағалайды. Мысалы, оқушылар «Эволюция және табиғи сұрыпталу» тақырыбында реферат жазғанда, жүйе мәтіннің сапасына байланысты балл береді және жақсартуды қажет ететін тұстарға ұсыныстар жасайды.

3.Gradescope
Биология пәні бойынша графиктерді салу, суреттерді белгілеу немесе диаграммаларды толтыру сияқты тапсырмаларды автоматтан бағалауға мүмкіндік береді. Мысалы, оқушылардың митоз процесінің кезеңдерін дұрыс реттілікпен орналастыруы тексеріліп, нәтижелер дереу шығарылады.

4.Socratic және Quizlet
Бұл құралдар сұрақтарды тану және дұрыс жауаптарды табу үшін ЖИ қолданады. Биология пәніндегі күрделі терминдер мен процестер туралы ашық сұрақтар берілсе, жүйе жауаптарды талдап, оқушыларға кері байланыс береді. Бұл әсіресе, жасушалық құрылым немесе генетикалық кодтау сияқты тақырыптарда қолданылады.

Автоматтандырылған бағалау құралдары оқушылардың білім деңгейін әділ және тиімді бағалауды қамтамасыз етіп, оқытушылардың жұмыс жүктемесін азайтады. Бұл жүйелер білім беру процесінің сапасын арттыруға және оқушылардың нәтижелеріне жедел ықпал етуге мүмкіндік береді.

ІV. Табиғи тілді өңдеу

Оқушылардың биология бойынша жазбаша жауаптарын бағалау немесе күрделі терминдер мен ұғымдарды түсіндіру үшін ЖИ құралдары пайдаланылады.

1.Табиғи тілді өңдеу (NLP — Natural Language Processing) технологиясы жасанды интеллекттің маңызды бағыты болып табылады және биология сабақтарында жазбаша жауаптарды бағалау мен күрделі терминдер мен ұғымдарды түсіндіру үшін кеңінен қолданылады. Бұл құралдар оқушылардың шығармашылық және жазбаша жұмыстарын автоматты түрде талдап, нақты уақыт режимінде кері байланыс ұсына алады. Нақты мысалдар:

2.Grammarly және LanguageTool
Бұл құралдар грамматика мен синтаксисті тексеріп қана қоймай, мазмұнның контекстіне қарай ұсыныстар береді. Мысалы, оқушы биология бойынша «Ақуыздардың құрылымы және функциялары» тақырыбында эссе жазғанда, ЖИ эссені грамматикалық қателерге, терминдердің дұрыс қолданылуына талдау жасап, олардың мағыналарын жақсарту бойынша ұсыныстар береді.

3.Turnitin Revision Assistant
Жазбаша тапсырмаларды тексеру барысында мазмұнның тереңдігін, терминологияның дұрыс қолданылуын және тақырыпқа сай дәлелдердің берілуін бағалайды. Мысалы, «Генетикалық мутациялардың түрлері» тақырыбындағы жауапты тексергенде, ЖИ қолданылған биологиялық терминдерге назар аударып, олардың анықтамасын дұрыс түсіндіруін бағалайды.

4.IBM Watson Natural Language Understanding
Биология сабақтарындағы күрделі мәтіндердегі ғылыми терминдерді автоматты түрде анықтап, түсіндіру үшін қолданылады. Оқушылар ДНҚ репликациясы немесе ақуыз синтезі туралы мәтінді түсіндіргенде, бұл жүйе күрделі ұғымдарды қарапайым тілмен түсіндіріп, қосымша ақпарат береді.

5.Quizlet Learn
Табиғи тілді өңдеу арқылы оқушылардың жауаптарын жылдам талдайды. Мысалы, «Тыныс алу жүйесінің негізгі бөліктері мен олардың функциялары» тақырыбындағы қысқаша жауаптарды бағалап, тақырыптың негізгі аспектілерін қамтуды тексеріп, балл қояды.

6.Chatbot-ассистенттер
Қарапайым чатботтар оқушылардың биология бойынша сұрақтарына нақты жауаптар береді және күрделі терминдерді түсіндіреді. Мысалы, жасуша мембранасының рөлі туралы сұрақ қойғанда, чатбот оқушыларға қажетті анықтамаларды және сілтемелерді ұсынады.

Табиғи тілді өңдеу құралдары оқушылардың жазбаша тапсырмаларын талдап, күрделі ғылыми ұғымдарды түсіндіруге көмектеседі. Бұл оқыту процесінің сапасын жақсартуға және оқушылардың пәнді жақсы меңгеруіне ықпал етеді.

Жасанды интеллектіні биология сабақтарында пайдалану оқу үдерісін интерактивті, бейімделгіш және тиімді етеді. Бұл технологиялар оқушылардың білім сапасын жақсартумен қатар, олардың ғылымға деген қызығушылығын арттырады. Қазақстанның білім беру саласында ЖИ-ді кеңінен қолдану — бәсекеге қабілетті жас ұрпақты тәрбиелеу мен оқытудың кепілі.

Әдебиеттер тізімі

Сарбасова, Қ. Цифрлық технологияларды білім беруде қолдану. Алматы: Қазақ университеті баспасы, 2021.

Қуанышбеков, Н.Ж., Айдарова, Г.С. STEM-білім берудегі жасанды интеллектінің рөлі. Нұр-Сұлтан: «Парасат» ғылыми журналы, 2020.

Мұстафина, Л.С. Биологияны оқытуда ақпараттық технологияларды қолдану. Тараз: Қазіргі білім, 2019.

Ержанова, А.С. Орта білім беру жүйесіндегі жасанды интеллектінің әлеуеті. Алматы: Білім беру және инновация, 2022.

Сейітқұлова, Р.М. Биологиялық процестерді модельдеу құралдары. Шымкент: Оңтүстік Қазақстан педагогикалық ғылыми журналы, 2021.