ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА В КОРРЕКЦИОННО-РАЗВИВАЮЩЕЙ РАБОТЕ СО ШКОЛЬНИКАМИ, ИМЕЮЩИМИ ДИСЛЕКСИЮ
08.01.2024
Мицан Е.Л., Тылле Д.А.
МГТУ им. Г.И Носова, г. Магнитогорск
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА
В КОРРЕКЦИОННО-РАЗВИВАЮЩЕЙ РАБОТЕ СО ШКОЛЬНИКАМИ,
ИМЕЮЩИМИ ДИСЛЕКСИЮ
Аннотация. Данная статья представляет собой обзор методов коррекции дислексии у детей с использованием технологий искусственного интеллекта. Традиционные подходы к коррекции дислексии, такие как индивидуальные занятия с педагогом и специальные методики обучения помогают в борьбе с дислексией, но могут быть ограничены в эффективности и доступности. Технология искусственного интеллекта предлагает новые возможности для компенсации дислексии у детей. Одним из самых перспективных методов является использование компьютерных программ и приложений для тренировки навыков чтения. Такие программы могут использовать алгоритмы машинного обучения и нейронные сети, чтобы адаптировать материалы и задания к индивидуальным потребностям каждого ребенка. Технологии искусственного интеллекта могут дать большой потенциал для улучшения эффективности и доступности методов коррекции дислексии у детей. Более тщательные исследования и внедрение этих технологий в образовательные программы могут обеспечить школьникам с дислексией равные возможности с нормотипичными детьми в процессе школьного обучения.
Ключевые слова: дислексия, искусственный интеллект, дети младшего и среднего школьного возраста, машинное обучение, компьютерные технологии.
Технологии искусственного интеллекта с каждым днем проникают во все большое количество сфер человеческой жизни. Не исключением стало и образование, в том числе и образование детей, имеющих трудности в обучении. В данной статье мы хотели бы рассмотреть те технологии искусственного интеллекта, которые могут помочь педагогам в коррекционно-развивающей работе с детьми, имеющим дислексию – нарушение способности к полноценному овладению навыком чтения.
Искусственный интеллект (далее ИИ) — это наука и инженерия, которые занимаются созданием интеллектуальных машин, способных работать и действовать, как люди [3, с. 36]. ИИ состоит из комплекса методик, используемых в множестве наук – математике, кибернетике, биологии, психологии и др. Эта междисциплинарность ИИ нужна для того, чтобы решить одну главную задачу - повысить эффективность различных форм умственного труда человека. Именно поэтому ИИ имеет очень большой потенциал как в образовательной сфере в целом, так и конкретно в образовании детей, имеющих расстройства развития учебных навыков (нарушения чтения, письма, счёта и т.д.), так как для их обучения неоспоримо требуется большее количество человеческих и материальных ресурсов.
Во-первых, ИИ может стать одним из лучших решений для персонализации обучения. Он может адаптироваться к индивидуальным потребностям учащихся, предлагая индивидуальные планы обучения, задания и обратную связь. Это позволяет каждому ученику получить образование в оптимальном для него формате и развиваться в соответствии со своими способностями.
Во-вторых, ИИ может создавать и предлагать интерактивные и адаптивные образовательные материалы, которые могут быть более привлекательными для самих учащихся. Это может включать использование виртуальной или дополненной реальности, машинного обучения для адаптации содержания и т.д.
В-третьих, ИИ может действовать в качестве персонального тьютора, предоставляя объяснения, подсказки и дополнительные материалы при выполнении заданий. Автоматизированные тьюторы могут быть особенно полезны для индивидуального обучения и самостоятельной работы обучающихся. Возможно, в будущем это поможет частично решить проблему нехватки специалистов-тьюторов в образовательной сфере.
Конкретные возможности ИИ в коррекционной педагогике мы хотели бы представить на примере обучения детей с дислексией. Под термином дислексия подразумевается нейробиологическая особенность мозга, связанная с несформированностью психических функций, осуществляющих процесс чтения в норме (зрительного анализа и синтеза, пространственных представлений, фонематического восприятия, фонематического анализа и синтеза, лексико-грамматического строя речи) [1, с. 448].
Представления о дислексии у педагогов общеобразовательных учреждений и среди родителей обучающихся часто достаточно ограниченны, что приводит к поздней диагностике и коррекции данного нарушения, а иногда и к полному их отсутствию. Искусственный интеллект может быть полезным инструментом для массовой диагностики младших школьников на предмет дислексии. Это доказывает исследование Центра языка и мозга НИУ ВШЭ, в ходе которого специалисты разработали метод раннего обнаружения дислексии по записи движений глаз ребенка во время чтения [4, с. 420]. В исследование приняли участие 306 учеников начальных школ Москвы, Нижнего Новгорода и Сочи. Учащимся было предложено прочитать 30 предложений на мониторе компьютера, в то время как движения их глаз записывались при помощи видеоокулографа высокого разрешения. Исследователями использовалось шесть различных технологий машинного обучения, среди которых наилучшие результаты показали метод случайного леса и нейронная сеть «многослойный перцептрон» (91% точности и полноты). По результатам независимой стандартизированной оценки чтения все участники были поделены на три группы: школьники с типичными навыками чтения, школьники с риском нарушений чтения и школьники с выраженными нарушениями чтения. Было обнаружено, что основная разница в показателях движения глаз между группами заключалась в скорости чтения, что отражалось в более длительной продолжительности фиксации (продолжительность взгляда и общее время чтения) для группы высокого риска развития дислексии по сравнению с контрольной группой, и что данные эффекты более выражены для более длинных и менее частых слов. Известно, что начальные классы общеобразовательных школ часто переполнены и учитель не может уделить должного внимания и проявить индивидуальный подход ко всем ученикам. Описанный выше метод ИИ может помочь учителям начальных классов обследовать младших школьников на предмет наличия у них нарушений чтения и помочь определить детей, которые попадают в группу риска развития дислексии, а значит вовремя рекомендовать родителям обучающихся обратиться к специалисту и при необходимости начать своевременную коррекцию нарушения.
Говоря об использовании ИИ в непосредственно коррекционно-развивающей работе со школьниками, имеющими нарушения чтения, можно выделить следующие инструменты и методы:
1. ИИ может использоваться при чтении и письме ребенка с дислексией, чтобы предоставлять немедленную обратную связь и помогать исправлять ошибки. На основе распознавания произносимого, печатного или рукописного текста программы ИИ могут указывать на ошибки и предлагать правильные варианты. Это может помочь детям с дислексией улучшить свои навыки и повысить уверенность в собственных способностях. Примером такой программы является сервис «Amira Learning», который направлен именно на тренировку чтения и письма. ИИ под названием Амира слушает чтение ребёнка и, если он совершает ошибку, подбирает для него соответствующее упражнение — например, чтобы улучшить произношение. Все данные об успехах и сложностях учеников сервис собирает в детализированном отчёте для учителя [5]. Другая программа, созданная именно для детей, имеющих трудности в обучении или имеющих задержки в развитии, называется «Amplio». Данный сервис так же анализирует речь и чтение ребенка и предлагает свою «цифровую терапию». В начальной школе Брюбейкер (Алабама, США) после двух месяцев использования программы ученики второго класса удвоили количество слов, которые они могли правильно прочитать вслух в минуту. Учителя также сообщили, что многие второклассники достигли уровня знаний третьего класса [6, с. 39].
Растущее число продуктов для чтения с поддержкой ИИ происходит в то время, когда многие дети уже погрузились в мир онлайн-обучения во время пандемии коронавируса. Однако, Х. Шугар, профессор Университета Вест-Честера, изучающая роль технологий в обучении чтению, предупреждает, что в обучении ребенка чтению все еще существуют элементы, которые компьютер не может воспроизвести. Например, возможность задать определенные вопросы по ходу чтения текста, попросить повторить слово и т.д. Поэтому такие сервисы на основе ИИ, как «Amira Learning» и «Amplio» не могут стать полноценной заменой работе педагога, но могут значительно снизить нагрузку на него и в то же время помочь разнообразить деятельность детей [2].
2. Технологии «текст-в-речь»: использование ИИ для преобразования любого текста в речь позволяет детям с дислексией прослушивать тексты вместо их чтения. Это может помочь им лучше понять и запомнить информацию, особенно если у них есть проблемы с дешифровкой текста. Это не значит, что педагоги должны прекратить обучение детей чтению и перестать пытаться компенсировать их дислексию, но периодическое использование подобной технологии поможет снизить нагрузку на ребенка, особенно в средней школе, когда количество получаемой школьником информации активно растет.
3. Интерактивные учебные игры: исследования показывают, что использование интерактивных игр и приложений может быть эффективным методом коррекции дислексии [7, с. 37]. Алгоритмы ИИ могут помогать создавать интерактивные задания, игры и учебные приложения, которые обучают детей навыкам чтения и письма, основанным на рекомендациях специалистов по дислексии.
4. Использование чат-ботов. К этому направлению можно отнести использование детьми с дислексией всемирно известного и наиболее разработанного чат-бота ChatGPT, который можно установить как расширение для браузера, в котором ищет информацию обучающийся с дислексией. Например, ChatGPT может адаптировать подачу информации и задания в соответствии с особенностями конкретных детей с дислексией. Интерфейс и текст могут быть оформлены с учетом легкочитаемых шрифтов, четкого разделения абзацев и использования простого и понятного языка, а также предлагать встроенные подсказки и объяснения во время чтения текста, чтобы помочь детям лучше понимать смысл и содержание. Например, предоставить определения слов, дать дополнительные объяснения или предложить синонимы для трудных слов.
Это только некоторые из способов, которыми ИИ может помочь в коррекции дислексии у детей. Важно отметить, что ИИ не является заменой для специалистов по дислексии, но может быть ценным инструментом в обучении и тренировке навыков чтения у детей с дислексией. Кроме того, некоторые из сервисов с ИИ, представленных выше, еще не имеют русскоязычной версии, однако, учитывая ежедневный прогресс, который совершают ИИ-технологии в своем обучении, версии данных приложения на русском и других языках не заставят себя ждать.
Библиографический список
1. Логопедия: Учебник для студентов дефектол. фак. пед. вузов / под ред. Л.С. Волковой, С.Н. Шаховской. – М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 1998. – 680 с.
2. Мицан, Е. Л. Обзор методик коррекции дислексии, использующихся в зарубежных странах / Е. Л. Мицан, Д. А. Тылле // Здоровьесберегающие и коррекционные технологии в современном образовательном пространстве : Сборник научных трудов по результатам Международной научно-практической конференции, Магнитогорск, 16–17 мая 2023 года. – Магнитогорск: Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, 2023. – С. 215-219.
3. McCarthy, J. Programs with Common Sense // Stanford University, Computer Science Department, Report No. STAN-CS-81-870, 1980.
4. Parshina, O., Lopukhina, A., Goldina, S. et al. Global reading processes in children with high risk of dyslexia: a scanpath analysis. Ann. of Dyslexia 72, 403–425, 2022.
5. Mader J. Can an AI tutor teach your child to read? // The Hechinger report [Electronic resource]. – URL:https://hechingerreport.org/can-an-ai-tutor-teach-your-child-to-read/(date of treatment: 10.10.2023).
6. Computer-assisted oral reading helps third graders learn vocabulary better than a classroom control – about as well as one-on-one human-assisted oral reading. Aist G., Mostow J., Tobin B., Burkhead P., Corbett A., Cuneo A., Junker B. // Robotics Institute, Carnegie Mellon University, Pittsburgh, 2001. [Electronic resource]. – URL:https://www.cs.cmu.edu/~listen/pdfs/AI_ED_2001_WRMT_WC_camera_ready.pdf (date of treatment: 10.10.2023).
7. Criteria for the Dyslexic Games: A Systematic Literature Review. Bakar A., Azzah N., Lim L. // Journal of Human Centered Technology. 2. 32-42, 2023. [Electronic resource]. – URL:https://www.researchgate.net/publication/368321765_Criteria_for_the_Dyslexic_Games_A_Systematic_Literature_Review(date of treatment: 10.10.2023).
МГТУ им. Г.И Носова, г. Магнитогорск
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА
В КОРРЕКЦИОННО-РАЗВИВАЮЩЕЙ РАБОТЕ СО ШКОЛЬНИКАМИ,
ИМЕЮЩИМИ ДИСЛЕКСИЮ
Аннотация. Данная статья представляет собой обзор методов коррекции дислексии у детей с использованием технологий искусственного интеллекта. Традиционные подходы к коррекции дислексии, такие как индивидуальные занятия с педагогом и специальные методики обучения помогают в борьбе с дислексией, но могут быть ограничены в эффективности и доступности. Технология искусственного интеллекта предлагает новые возможности для компенсации дислексии у детей. Одним из самых перспективных методов является использование компьютерных программ и приложений для тренировки навыков чтения. Такие программы могут использовать алгоритмы машинного обучения и нейронные сети, чтобы адаптировать материалы и задания к индивидуальным потребностям каждого ребенка. Технологии искусственного интеллекта могут дать большой потенциал для улучшения эффективности и доступности методов коррекции дислексии у детей. Более тщательные исследования и внедрение этих технологий в образовательные программы могут обеспечить школьникам с дислексией равные возможности с нормотипичными детьми в процессе школьного обучения.
Ключевые слова: дислексия, искусственный интеллект, дети младшего и среднего школьного возраста, машинное обучение, компьютерные технологии.
Технологии искусственного интеллекта с каждым днем проникают во все большое количество сфер человеческой жизни. Не исключением стало и образование, в том числе и образование детей, имеющих трудности в обучении. В данной статье мы хотели бы рассмотреть те технологии искусственного интеллекта, которые могут помочь педагогам в коррекционно-развивающей работе с детьми, имеющим дислексию – нарушение способности к полноценному овладению навыком чтения.
Искусственный интеллект (далее ИИ) — это наука и инженерия, которые занимаются созданием интеллектуальных машин, способных работать и действовать, как люди [3, с. 36]. ИИ состоит из комплекса методик, используемых в множестве наук – математике, кибернетике, биологии, психологии и др. Эта междисциплинарность ИИ нужна для того, чтобы решить одну главную задачу - повысить эффективность различных форм умственного труда человека. Именно поэтому ИИ имеет очень большой потенциал как в образовательной сфере в целом, так и конкретно в образовании детей, имеющих расстройства развития учебных навыков (нарушения чтения, письма, счёта и т.д.), так как для их обучения неоспоримо требуется большее количество человеческих и материальных ресурсов.
Во-первых, ИИ может стать одним из лучших решений для персонализации обучения. Он может адаптироваться к индивидуальным потребностям учащихся, предлагая индивидуальные планы обучения, задания и обратную связь. Это позволяет каждому ученику получить образование в оптимальном для него формате и развиваться в соответствии со своими способностями.
Во-вторых, ИИ может создавать и предлагать интерактивные и адаптивные образовательные материалы, которые могут быть более привлекательными для самих учащихся. Это может включать использование виртуальной или дополненной реальности, машинного обучения для адаптации содержания и т.д.
В-третьих, ИИ может действовать в качестве персонального тьютора, предоставляя объяснения, подсказки и дополнительные материалы при выполнении заданий. Автоматизированные тьюторы могут быть особенно полезны для индивидуального обучения и самостоятельной работы обучающихся. Возможно, в будущем это поможет частично решить проблему нехватки специалистов-тьюторов в образовательной сфере.
Конкретные возможности ИИ в коррекционной педагогике мы хотели бы представить на примере обучения детей с дислексией. Под термином дислексия подразумевается нейробиологическая особенность мозга, связанная с несформированностью психических функций, осуществляющих процесс чтения в норме (зрительного анализа и синтеза, пространственных представлений, фонематического восприятия, фонематического анализа и синтеза, лексико-грамматического строя речи) [1, с. 448].
Представления о дислексии у педагогов общеобразовательных учреждений и среди родителей обучающихся часто достаточно ограниченны, что приводит к поздней диагностике и коррекции данного нарушения, а иногда и к полному их отсутствию. Искусственный интеллект может быть полезным инструментом для массовой диагностики младших школьников на предмет дислексии. Это доказывает исследование Центра языка и мозга НИУ ВШЭ, в ходе которого специалисты разработали метод раннего обнаружения дислексии по записи движений глаз ребенка во время чтения [4, с. 420]. В исследование приняли участие 306 учеников начальных школ Москвы, Нижнего Новгорода и Сочи. Учащимся было предложено прочитать 30 предложений на мониторе компьютера, в то время как движения их глаз записывались при помощи видеоокулографа высокого разрешения. Исследователями использовалось шесть различных технологий машинного обучения, среди которых наилучшие результаты показали метод случайного леса и нейронная сеть «многослойный перцептрон» (91% точности и полноты). По результатам независимой стандартизированной оценки чтения все участники были поделены на три группы: школьники с типичными навыками чтения, школьники с риском нарушений чтения и школьники с выраженными нарушениями чтения. Было обнаружено, что основная разница в показателях движения глаз между группами заключалась в скорости чтения, что отражалось в более длительной продолжительности фиксации (продолжительность взгляда и общее время чтения) для группы высокого риска развития дислексии по сравнению с контрольной группой, и что данные эффекты более выражены для более длинных и менее частых слов. Известно, что начальные классы общеобразовательных школ часто переполнены и учитель не может уделить должного внимания и проявить индивидуальный подход ко всем ученикам. Описанный выше метод ИИ может помочь учителям начальных классов обследовать младших школьников на предмет наличия у них нарушений чтения и помочь определить детей, которые попадают в группу риска развития дислексии, а значит вовремя рекомендовать родителям обучающихся обратиться к специалисту и при необходимости начать своевременную коррекцию нарушения.
Говоря об использовании ИИ в непосредственно коррекционно-развивающей работе со школьниками, имеющими нарушения чтения, можно выделить следующие инструменты и методы:
1. ИИ может использоваться при чтении и письме ребенка с дислексией, чтобы предоставлять немедленную обратную связь и помогать исправлять ошибки. На основе распознавания произносимого, печатного или рукописного текста программы ИИ могут указывать на ошибки и предлагать правильные варианты. Это может помочь детям с дислексией улучшить свои навыки и повысить уверенность в собственных способностях. Примером такой программы является сервис «Amira Learning», который направлен именно на тренировку чтения и письма. ИИ под названием Амира слушает чтение ребёнка и, если он совершает ошибку, подбирает для него соответствующее упражнение — например, чтобы улучшить произношение. Все данные об успехах и сложностях учеников сервис собирает в детализированном отчёте для учителя [5]. Другая программа, созданная именно для детей, имеющих трудности в обучении или имеющих задержки в развитии, называется «Amplio». Данный сервис так же анализирует речь и чтение ребенка и предлагает свою «цифровую терапию». В начальной школе Брюбейкер (Алабама, США) после двух месяцев использования программы ученики второго класса удвоили количество слов, которые они могли правильно прочитать вслух в минуту. Учителя также сообщили, что многие второклассники достигли уровня знаний третьего класса [6, с. 39].
Растущее число продуктов для чтения с поддержкой ИИ происходит в то время, когда многие дети уже погрузились в мир онлайн-обучения во время пандемии коронавируса. Однако, Х. Шугар, профессор Университета Вест-Честера, изучающая роль технологий в обучении чтению, предупреждает, что в обучении ребенка чтению все еще существуют элементы, которые компьютер не может воспроизвести. Например, возможность задать определенные вопросы по ходу чтения текста, попросить повторить слово и т.д. Поэтому такие сервисы на основе ИИ, как «Amira Learning» и «Amplio» не могут стать полноценной заменой работе педагога, но могут значительно снизить нагрузку на него и в то же время помочь разнообразить деятельность детей [2].
2. Технологии «текст-в-речь»: использование ИИ для преобразования любого текста в речь позволяет детям с дислексией прослушивать тексты вместо их чтения. Это может помочь им лучше понять и запомнить информацию, особенно если у них есть проблемы с дешифровкой текста. Это не значит, что педагоги должны прекратить обучение детей чтению и перестать пытаться компенсировать их дислексию, но периодическое использование подобной технологии поможет снизить нагрузку на ребенка, особенно в средней школе, когда количество получаемой школьником информации активно растет.
3. Интерактивные учебные игры: исследования показывают, что использование интерактивных игр и приложений может быть эффективным методом коррекции дислексии [7, с. 37]. Алгоритмы ИИ могут помогать создавать интерактивные задания, игры и учебные приложения, которые обучают детей навыкам чтения и письма, основанным на рекомендациях специалистов по дислексии.
4. Использование чат-ботов. К этому направлению можно отнести использование детьми с дислексией всемирно известного и наиболее разработанного чат-бота ChatGPT, который можно установить как расширение для браузера, в котором ищет информацию обучающийся с дислексией. Например, ChatGPT может адаптировать подачу информации и задания в соответствии с особенностями конкретных детей с дислексией. Интерфейс и текст могут быть оформлены с учетом легкочитаемых шрифтов, четкого разделения абзацев и использования простого и понятного языка, а также предлагать встроенные подсказки и объяснения во время чтения текста, чтобы помочь детям лучше понимать смысл и содержание. Например, предоставить определения слов, дать дополнительные объяснения или предложить синонимы для трудных слов.
Это только некоторые из способов, которыми ИИ может помочь в коррекции дислексии у детей. Важно отметить, что ИИ не является заменой для специалистов по дислексии, но может быть ценным инструментом в обучении и тренировке навыков чтения у детей с дислексией. Кроме того, некоторые из сервисов с ИИ, представленных выше, еще не имеют русскоязычной версии, однако, учитывая ежедневный прогресс, который совершают ИИ-технологии в своем обучении, версии данных приложения на русском и других языках не заставят себя ждать.
Библиографический список
1. Логопедия: Учебник для студентов дефектол. фак. пед. вузов / под ред. Л.С. Волковой, С.Н. Шаховской. – М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 1998. – 680 с.
2. Мицан, Е. Л. Обзор методик коррекции дислексии, использующихся в зарубежных странах / Е. Л. Мицан, Д. А. Тылле // Здоровьесберегающие и коррекционные технологии в современном образовательном пространстве : Сборник научных трудов по результатам Международной научно-практической конференции, Магнитогорск, 16–17 мая 2023 года. – Магнитогорск: Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, 2023. – С. 215-219.
3. McCarthy, J. Programs with Common Sense // Stanford University, Computer Science Department, Report No. STAN-CS-81-870, 1980.
4. Parshina, O., Lopukhina, A., Goldina, S. et al. Global reading processes in children with high risk of dyslexia: a scanpath analysis. Ann. of Dyslexia 72, 403–425, 2022.
5. Mader J. Can an AI tutor teach your child to read? // The Hechinger report [Electronic resource]. – URL:https://hechingerreport.org/can-an-ai-tutor-teach-your-child-to-read/(date of treatment: 10.10.2023).
6. Computer-assisted oral reading helps third graders learn vocabulary better than a classroom control – about as well as one-on-one human-assisted oral reading. Aist G., Mostow J., Tobin B., Burkhead P., Corbett A., Cuneo A., Junker B. // Robotics Institute, Carnegie Mellon University, Pittsburgh, 2001. [Electronic resource]. – URL:https://www.cs.cmu.edu/~listen/pdfs/AI_ED_2001_WRMT_WC_camera_ready.pdf (date of treatment: 10.10.2023).
7. Criteria for the Dyslexic Games: A Systematic Literature Review. Bakar A., Azzah N., Lim L. // Journal of Human Centered Technology. 2. 32-42, 2023. [Electronic resource]. – URL:https://www.researchgate.net/publication/368321765_Criteria_for_the_Dyslexic_Games_A_Systematic_Literature_Review(date of treatment: 10.10.2023).
