В данной статье поднимается вопрос о создании образовательной экосистемы с использованием искусственного интеллекта, описывается ее функционал, необходимые ресурсы. Дано общее описание экосистемы, архитектуры сервиса, приемы безопасности экосистемы, механики работы экосистемы, технические средства для разработки экосистемы. Излагаются результаты сравнения предлагаемой экосистемы с другими платформами по типу электронного журнала.
Ключевые слова: образовательная экосистема, микросервис, электронный журнал.
Получение образования — это важный этап в жизни каждого человека, направленный на получение базовых знаний, необходимых для дальнейшей жизнедеятельности, развития, социализации и воспитания.
Образование выполняет сразу несколько функций: экономическую (передача знаний для применения в работе), социальную (человек получает социальные навыки и учится общаться с людьми) и культурную (передача культурных ценностей). Именно образование является одним из важных приоритетов внутренней политики РФ.
Сейчас в школах активно используются информационные технологии для организации образовательного процесса. В качестве примера можно привести сервисы электронного журнала. Несмотря на то, что потенциал подобных сервисов велик, многие задачи решаются «старыми методами», что вызывает неудобство, как среди учителей, как среди учеников и их родителей. Для решения необходимых задач субъектам образовательного процесса приходится взаимодействовать с множеством сервисов и переносить вручную информацию между ними, что является неэффективным по временным затратам.
Мы предлагаем создать уникальную образовательную экосистему, основанную на концепции сервиса электронного журнала, однако включающую множество уникальных функций и значительно оптимизирующую образовательный процесс. Такой подход значительно упростит использование электронного журнала учениками и их родителями, сократит работу учителям, создаст большие возможности руководству школы для аналитики и оптимизации управления, будет способствовать развитию образовательного процесса, оптимизирует работу школы в целом.
Цель работы:разработать проект образовательной экосистемы, использующей искусственный интеллект, основанной на концепции электронного журнала, имеющей множество уникальных функций, значительно упрощающих учебный процесс в школе.
Разрабатываемая экосистема будет основана на концепции сервиса электронного журнала. Основной функцией экосистемы будет хранение оценок учеников, выставлением оценок учителями и показ оценок ученикам и их родителям. Экосистема будет кроссплатформенной и будет создана в виде Web-приложения (сайта в Интернете), мобильного приложения на Android, мобильного приложения для IOS.
В составе образовательной экосистемы будут микросервисы:
– Микросервис 1 «Домашнее задание с автопроверкой»
– Микросервис 2 «Проверка домашних заданий с развернутым ответом
– Микросервис 3 «Контрольные работы с использованием системы прокторинга и нейросетей»
– Микросервис 4 «База олимпиад и аналитика результатов учеников»
– Микросервис 5 «Дополнительные занятия, кружки и секции»
– Микросервис 6 «Обучающие видеоматериалы»
– Микросервис 7 «Сервис электронных книг»
– Микросервис 8 «Запись уроков»
– Микросервис 9 «Улучшение успеваемости»
– Микросервис 10 «Информирование о пропусках и аналитика посещаемости»
– Микросервис 11 «Форум по школьным вопросам»
– Микросервис 12 «Планирование дня»
Также планируется система уведомлений, через которую микросервисы будут посылать важную информацию.
Будущая экосистема будет иметь микросервисную архитектуру. Основное приложение, сервис авторизации, 12 микросервисов и дополнительные вспомогательные сервисы будут выполнены как отдельно запущенное приложение и будут по HTTP взаимодействовать между собой. Серверная часть языков будет выполнена на языке программирования Java с использованием Фреймворка SpringBoot. В экосистеме аутентификация для выполнения действий будет через токен, который будет выдавать сервис авторизации при вводе логина и пароля, а другие микросервисы будут делать запрос к сервису авторизации на валидацию токена и будут получать информацию о пользователе. Экосистема будет располагаться в Интернете и будет доступна по протоколу HTTPS, будет иметь свой домен и SSL-сертификат. Также экосистема будет как мобильные приложения на Android и IOS, эти приложения будут взаимодействовать с той же серверной частью, что и веб-приложение. Для хранения данных экосистема будет использовать SQL базы данных, к которым будут обращаться микросервисы.
Для анализа уникальности предлагаемой экосистемы необходимо рассмотреть, насколько представлены функции, которые предлагает экосистема, в других платформах. Для сравнения рассмотрим одни из самых популярных сервисов электронного журнала: «Сетевой город» (https://sgo.volganet.ru/), «Моя школа» (https://myschool.edu.ru/), «Дневник.ру» (https://dnevnik.ru/), «Московская Электронная Школа» (https://school.mos.ru/).
Таблица 1
Анализ наличия функций микросервисов экосистемы в других платформах электронного журнала
|
Функция микросервиса |
Сетевой Город |
Дневник ру |
Моя школа |
Московская Электронная Школа |
|
ДЗ с автопроверкой |
Отсутствует |
Имеется раздел с тестами |
Имеется своя база ДЗ с автопроверкой | |
|
Проверка ДЗ нейросетями |
Отсутствует | |||
|
Контрольные с системой прокторинга |
Отсутствует | |||
|
Информирование, хранение и аналитика олимпиадных результатов |
Бывают оповещения о олимпиадах |
Имеется информация о олимпиадах, хранятся результаты |
Имеется раздел олимпиад, даже можно через него проходить олимпиады |
Имеется возможности по регистрации на некоторые олимпиады, их прохождение и получение результатов |
|
Хранение информации о кружках и побор кружков |
Отсутствует |
Имеется функция записи в кружки |
Имеются выдача рекомендаций посещения кружков | |
|
Показ обучающих видеоматериалов |
Отсутствует |
Имеется библиотека видеоматериалов по разным темам |
Отсутствует | |
|
Сервис электронных книг с удобными функциями |
Отсутствует |
Есть сервис электронных книг, но без дополнительных функций |
Отсутствует | |
|
Автоматическая запись уроков с камер |
Отсутствует | |||
|
Советы по улучшению успеваемости и подбор репетиторов |
Отсутствует | |||
|
Информирование о пропусках и аналитика посещаемости |
Отсутствует |
Имеется возможность родителю отправить уведомление, но нет возможностей руководству школы для аналитики посещаемости |
Отсутствует |
Имеется возможность родителю отправить уведомление, но нет возможностей руководству школы для аналитики посещаемости |
|
Форум |
Имеется в пределах школы, для личного общения есть внутренняя почта |
Имеются некоторые функции по общению |
Отсутствует | |
|
Планирование дня |
Отсутствует | |||
Таким образом, изучив существующие платформы электронных журналов, можно сделать вывод, что функции, предложенные в Микросервисах для экосистемы, на данный момент в сервисах электронного журнала, либо отсутствуют вообще, либо реализованы лишь отчасти. Экосистема представляет уникальные функции, которые значительно оптимизируют процесс организационных вопросов в образовании.
Ожидаемые социальные эффекты:
- Сокращение работы учителей и повышение привлекательности данной профессии — создание экосистемы значительно сократит работу учителям. Благодаря Микросервисам 1 и 2 учителям не придётся вручную проверять домашние работы, а благодаря Микросервису 3 — не придется тратить время на организацию пересдач. Благодаря сокращению времени работы, повысится и привлекательность профессии учителя, ведь именно одной из ключевых проблем данной профессии является трата времени на проверку домашних заданий.
- Повышение удобства учеников при обучении в школе и повышение их успеваемости — создание экосистемы значительно упростит жизнь ученикам, ведь многие процессы значительно помогут им в образовательном процессе. Микросервисы 6 и 8 помогут ученикам получить знания, которые они упустили из-за пропуска занятий в школе. Микросервис 7 упростит обучение учеников по литературе и поможет сэкономить их денежные средства, а Микросервис 9 даст хорошие подсказки, как улучшить успеваемость. Микросервис 11 позволит удобно решить любые вопросы, связанные со школой и обучением, а Микросервис 12 позволит ученикам удобно планировать свой день, что даст им основу для эффективного обучения в школе.
- Развитие внешкольной активности у учеников — Экосистема также повысит уровень учеников, которые учувствовать в олимпиадах, посещают различные кружки и секции и увеличит количество людей, которые дополнительно обучаться у репетитора. Благодаря Микросервису 4, ученики смогут удобно находить информацию об олимпиадах. Микросервис 5 поможет подобрать ученику интересную для него секцию, а Микросервис 9 поможет найти хорошего репетитора.
- Увеличение возможностей для аналитики и улучшение образования школы. Благодаря различным Микросервисам экосистемы, руководство школы сможет проводить аналитику различной информации об учениках. Хорошо проведенная аналитика позволит школам принять меры по улучшению образования в школе.
Примерная стоимость разработки и внедрения экосистемы составит 11 млн. рублей. Также экосистема будет нести регулярные расходы на домен сайта, аренду серверов, SSL-сертификат, услуги нейросети для Микросервиса 2, на отправку SMS уведомлений, на поддержание работы экосистемы и обновления. Сумма расходы на домен, сервера и SSL-сертификат будут иметь постоянные характер, сумма расходов на услуги нейросети и SMS будут зависеть от количества школ, использующих экосистему, расходы на поддержания экосистемы и обновления зависит от работоспособности экосистемы и необходимости обновлений. Планируется достигнуть полного покрытия постоянных расходов экосистемы за счёт получения прибыли от имеющейся в экосистеме бизнес-составляющей.
На данный момент разработаны прототипы большинства микросервисов, протестировано использование разных нейросетей для проверки домашних заданий с развернутыми ответами (предложена модель работы с оценками ответов, конечное решение остается за педагогом). Созданы прототипы Frontend и Backend микросервисов на языке Java с использованием феймворка Spring, при участии платформ GitHub и Docker. Определяются возможные источники финансирования разработки экосистемы, осуществляется поиск инвесторов.
Данная экосистема окажет значительное влияние на образование, принесет значительный социальный эффект и решит множество проблем в школе, благодаря использованию информационных технологий.
Литература:
1. Архитектура экосистем // Хабр. URL: https://habr.com/ru/companies/nspk/articles/532462/
2. Прокторинг // Справочник учебного процесса НИУ ВШЭ. URL: https://www.hse.ru/studyspravka/distance_proctoring
3. Сервер авторизации для микросервисов на Spring Boot // Хабр. URL: https://habr.com/ru/companies/otus/articles/681448/
4. Сколько времени уходит на подготовку к урокам у учителей начальной школы // Интернет-портал «Российская газета». URL: https://rg.ru/2018/11/06/skolko-vremeni-uhodit-na-podgotovku-k-urokam-u-uchitelej-nachalnoj-shkoly.html
5. Тарифы и оплата / Документация для разработчиков // GigaChatСбербанк. URL: https://developers.sber.ru/docs/ru/gigachat/api/tariffs
