Research and implementation of end-to-end technologies into the educational system of the university

Full Text

Введение

Новые технологические достижения играют важную роль в непрерывном развитии современного образовательного пространства. Благодаря появлению информационных и коммуникационных технологий стало возможным переосмысление традиционных методов обучения и внедрение инновационных подходов в высшую школу. Внедрение сквозных технологий – это внедрение инновационных методов и инструментов во все аспекты образовательного процесса вуза. Это одна из перспективных областей исследования [1].

Процедура получения высшего образования всегда отличалась лекциями, практическими и лабораторными занятиями, аудиторными обсуждениями и семинарами, но с внедрением сквозных технологий может произойти сильный сдвиг в парадигме обучения. Это может обеспечить студентам новые возможности для активного и интерактивного обучения. Сквозные технологии создают среду, которая позволяет сделать обучение более индивидуализированным, путем внедрения информационных и коммуникационных инструментов. Так же это будет развивать критическое мышление и коллективную работу у обучающихся.

Для интеграции сквозных технологий в систему высшего учебного заведения (ВУЗ), необходимо преодолеть некоторые трудности, такие как ограниченный доступ к информационным ресурсам, недостаточная квалифицированность преподавателей, отсутствие необходимого программного обеспечения (ПО) и оборудования, и т.д. Тем не менее, если найти решение данных проблем, то это приведет к новым возможностям и перспективам для улучшения качества образовательной системы, что поспособствует улучшению уровня подготовки студентов и хорошо повлияет на их конкурентоспособность на рынке труда в дальнейшем.

Помимо этого, данные технологии открывают новые возможности для студентов, преподавателей и исследователей, содействуя развитию инноваций в образовательной сфере, ведь каждый год численность учащихся онлайн по программам профессионального образования в России только растет [12].

 

Рисунок 1. Численность учащихся онлайн по программам профессионального образования в России, млн. чел.

 

Обзор развития сквозных технологий

Появление и развитие сквозных технологий непосредственно связано с историей информационно-коммуникационных технологий (ИКТ). Появление персональных компьютеров было одной из наиболее важных технологических инноваций. Персональные компьютеры стали общедоступными в начале 1980-х годов, что позволило им войти в образовательную среду. Появление сети Интернет стало еще одной важной технологической новинкой, которая сыграла большую роль в сквозных технологиях. Его использование в образовании стало нормой, которая позволила преподавателям и обучающимся проводить занятия в дистанционном формате, независимо от местонахождения каждого. В наше время, благодаря бурному развитию ИКТ, сквозные технологии претерпели большое развитие: у каждого человека имеется мобильное устройство, появились облачные технологии, технологии виртуальной и дополнительной реальности (AR/VR).

Так как исследование направлено на внедрение методов машинного обучения и искусственного интеллекта для автоматизации процессов оценки знаний студентов и разработки индивидуализированных учебных планов, то оно будет связано с направлением искусственного интеллекта (ИИ).

Методы машинного обучения (МО) и искусственного интеллекта позволяют анализировать данные о каждом обучающемся индивидуально, включая все его особенности: от выполнения домашнего задания, до написания контрольных тестов и коллоквиумов. На основании этих данных алгоритмы МО и ИИ могут определять паттерны, связи и тенденции в учебном процессе и оценивать уровень знаний обучающегося.

На основании этих данных, система может составлять индивидуальные программы для каждого обучающегося. Это означает, что каждому студенту будут предоставлены те материалы и задания, которые соответствуют его потребностям и уровню знаний.

Так же разработанные алгоритмы рекомендаций используются системой для предоставления обучающимся дополнительных ресурсов, помогающих им в обучении. На основании собранных системой данных о каждом обучающемся преподаватель будет учитывать особенности каждого студента и улучшать учебные программы с течением времени.

Таким образом, основной целью данного исследования является использование принципов ИИ и МО для создания эффективной и индивидуализированной системы оценки знаний студентов, а так же для разработки персонализированных учебных планов.

Внедрение сквозных технологий в образовательную систему высшего учебного заведения имеет огромное значение с практической точки зрения.

Актуальность в условиях быстрого технологического развития. Благодаря технологическому прогрессу, современный мир очень быстро меняется. Сквозные технологии позволяет сделать процесс обучения более приближенным к современной профессиональной среде, где используются ИКТ и навыки работы с данными.

Улучшение качества образования. Внедрение сквозных технологий может значительно повысить качество образования, так как студенты будут приобретать новые навыки и улучшать свои коммуникационные и технологические способности с помощью интерактивных платформ, онлайн-курсов, виртуальных классов и пр. Так же, как было сказано ранее, сквозные технологии учитывают индивидуальные качества и потребности каждого обучающегося.

Развитие новых форм и методов обучения. Внедрение сквозных технологий открывает широкий спектр новых форм и методов обучения. Активное использование мультимедийных материалов, проведение вебинаров и онлайн-конференций, создание виртуальных лабораторий и проектных сред – все это примеры новых методов обучения. Такие методы способствуют более глубокому и интерактивному участию учащихся в учебе, что приводит к повышению их мотивации и улучшению их результатов обучения.

Удовлетворение требований студентов. Современные студенты активно пользуются современными технологиями во всех областях своей жизни. Внедрение передовых сквозных технологий в образовательную систему удовлетворит их потребности в использовании современных технологий и создаст более привлекательную и интерактивную учебную среду, соответствующую их предпочтениям и ожиданиям.

Конкурентоспособность ВУЗа. Внедрение сквозных технологий значительно повысит статус, а соответственно и конкурентоспособность ВУЗа на рынке образовательных услуг. Чем современнее университет, тем привлекательнее он будет для студентов.

Обобщая, внедрение сквозных технологий положительно повлияет на всю систему образовательного учреждения, начиная от удовлетворенности студентов качеством обучения и заканчивая новыми разработками и исследованиями в данной области

 

Рисунок 2. Мировые расходы на IT-отрасль, трлн. долл. [13]

 

Рисунок 3. Мировые инвестиции на передовые технологии в образовании 2018/2025 г. в млрд. долл. [11]

 

Рисунок 4. Состав сквозных технологий

 

Направление научных исследований и схема внедрения сквозных технологий

Данная тематика может включать в себя такие научные исследования как:

1. Анализ уже существующих сквозных технологий. Исследование возможностей различных современных технологий, таких как ИИ, блокчейн, дополненная и виртуальная реальность их преимущества, недостатки, а также то, что они могут предложить образовательной системе.
2. Оценка потребностей ВУЗа. Оценка требований и выявление проблем, существующих в образовательном процессе. Анализ доступности ИКТ и информационных ресурсов в образовательных учреждениях, опрос студентов и преподавателей для выявления и определения ожиданий от внедрения сквозных технологий.
3. Разработка стратегии внедрения. Разработка такой стратегии, которая включает в себя потенциальный план внедрения сквозных технологий в систему конкретного ВУЗа. Определение в данной стратегии основных этапов, механизмов внедрения, а также финансовых и человеческих ресурсов.
4. Конструктивная адаптация сквозных технологий. Исследование способов адаптации сквозных технологий для удовлетворения потребностей и ожиданий студентов, преподавателей и администрации образовательного учреждения.
5. Оценка эффективности и дальнейшее развитие. Оценка результатов внедрения сквозных технологий, основанная на успеваемости студентов, эффективности преподавания и работе университета в целом. Разработка предложений для улучшения использования сквозных технологий в системе образования.

Результаты исследования позволят использовать современные информационные технологии для более эффективного обучения студентов и повышения качества образования.

Обучающиеся смогут получать доступ к актуальной информации, лекциям, практикумам, семинарам и заданиям в режиме онлайн, благодаря интеграции таких технологий. Внедрение облачных сервисов, учебных платформ значительно облегчит самостоятельную работу, позволит получать более глубокую обратную связь от преподавателей в режиме реального времени.

Сквозные технологии дадут возможность студентам более рационально распределять свой учебный процесс.

Помимо этого, правильное использование сквозных технологий позволит преподавателям проводить занятия эффективнее, делать их более адаптированными под современные реалии и удовлетворять потребности каждого обучающегося.

Инструменты коммуникации и командной работы являются основными и используются для эффективного проведения исследования. В качестве основных ресурсов, необходимых для интеграции сквозных технологий в образовательную систему можно выделить следующее:

1. Информационные технологии. Интеграция сквозных технологий требует соответствующей инфраструктуры, ПО, серверных систем, сетевого оборудования, облачных технологий и прочих технологических и информационных технологий.
2. Обучение и переподготовка персонала. Интеграция сквозных технологий потребует переобучения администрации образовательного учреждения, его преподавателей и технического персонала. Для своевременного переобучения требуется проводить соответствующие тренинги, семинары, а также создание дистанционных программ обучения.
3. Исследовательская и разработческая работа. Для эффективного и успешного внедрения сквозных технологий потребуется проведение исследования на целесообразность данной интеграции в конкретном учебном заведении. Это может включать в себя пилотные проекты для оценки эффективности новых технологий, привлечение разработчиков и ученых.
4. Содействие администрации. Администрация образовательного учреждения должна активно поддерживать внедрения новых технологий, так как это повысит статус ВУЗа на федеральном уровне. Разработка стратегии внедрения и поддержки проектов, выделение необходимых финансовых, технических и человеческих ресурсов – все это может являться частью поддержки со стороны администрации.

Заключение

В данной научной статье было рассмотрено потенциальное внедрение сквозных технологий в образовательную систему ВУЗа. Исследование показало, что интеграция данных технологий является важным и эффективным инструментом для повышения качества образования и квалифицированности студентов.

Такие технологии как МО и ИИ, виртуальная и дополненная реальность способствуют созданию гибкой, удобной и познавательной интерактивной учебной среды, которая стимулирует студентов в процессе обучения. Благодаря разнообразным интерактивным заданиям, моделированию реальных ситуаций и индивидуальному подходу к каждому обучающемуся, образовательные материалы, доступные через сквозные технологии, улучшают учебный опыт.

Помимо этого, интеграция сквозных технологий позволяет студентам улучшить свою цифровую грамотность, которая так важна в современном мире. Так же обучающиеся улучшат свои навыки общения, коммуникаций и критического мышления и будут приходить к более творческому решению проблем. Благодаря современным технологиям ученики могут эффективно общаться друг с другом, расширять свой кругозор и лучше вникать и изучать требуемый материал.

Однако внедрение сквозных технологий требует не только наличия технических и технологических ресурсов, но и компетентных преподавателей, которые умеют правильно использовать цифровые технологии и способные адаптировать учебный процесс под новые возможности. Поэтому интеграция таких технологий требует адекватной подготовки преподавателей и соответствующих образовательных программ.

Следовательно, внедрение сквозных технологий в образовательную систему представляет собой значительный шаг вперед. Тем не менее, необходимо продолжать исследования и разработки в этой области, чтобы оптимизировать процесс внедрения и максимально использовать преимущества сквозных технологий.

About the authors

Aliya B. Malina

Samara State Technical University; Samara State Social and Pedagogical University

Author for correspondence.
Email: kuzdavletova_ab@mail.ru

Associate Professor of Information Systems Department, PhD in Economics, Samara State Technical University; Master’s Degree Student of Informatics, Applied Mathematics and Methods of their Teaching Department, Samara State Social and Pedagogical University

Russian Federation, Samara; Samara

Nikita A. Tarutin

Samara State Technical University

Email: nikitarutin@mail.ru

Master’s Degree Student of Information Systems Department

Russian Federation, Samara

References

Supplementary files