Искусственный интеллект как инструмент повышения эффективности преподавания иностранных языков студентам-медикам и интереса обучающихся к данной дисциплине

Введение

Английский язык стал важным средством общения в науке и медицине. В условиях глобализации студенты медицинских ВУЗов должны изучать иностранные языки для чтения профессиональной литературы, проведения совместных исследований и консультаций с зарубежными коллегами и участия в международных конференциях, в т.ч. по вопросам первичной и вторичной профилактики сердечно-сосудистых заболеваний. Однако они сталкиваются с трудностями, связанными с нехваткой времени, специфической терминологией и учебным стрессом. Искусственный интеллект (ИИ) предлагает новые возможности для улучшения образовательного процесса, что может облегчить изучение языков и повысить качество обучения будущих врачей. Сейчас же "обучение иностранным языкам в неязыковом ВУЗе, и в первую очередь медицинском, значительно отстает от требований Федерального государственного образовательного стандарта по иностранным языкам для медицинских специальностей и от потребностей общества в грамотных владеющих иностранным языком высококвалифицированных специалистах-медиках" [1]. При обучении иностранным языкам в неязыковом ВУЗе возникают проблемы, препятствующие формированию иноязычной коммуникативной компетенции у студентов. К основным трудностям относятся: низкий уровень владения языком при поступлении, отсутствие мотивации, недостаток учебных часов, большие группы и трудности с обеспечением студентов качественной учебной литературой из-за высоких затрат. Все это затрудняет процесс обучения и снижает его эффективность [2]. Для успешного изучения иностранного языка в ВУЗе важно соблюдать несколько условий, главным из которых является мотивация студентов. Учебной мотивации принадлежит ведущая роль в учебной деятельности, которая определяется целым рядом факторов. Наличие цели, связанной с практическим использованием языка в профессии, положительное отношение к процессу обучения и культуре другой страны, а также уверенность в своих способностях способствуют эффективному освоению языка [3].

ИИ — это современная и развивающаяся технология, предлагающая новые возможности. Согласно определению американской компании Oracle Corporation, "искусственный интеллект — система или машина, которая может имитировать поведение человека для выполнения определенных задач и способна постепенно обучаться, используя полученную информацию"¹. Также существует понятие — большие языковые модели (LLM — large language models) — это инструменты ИИ, которые обладают выдающейся способностью понимать и генерировать текст [4]. Эти модели, использующие передовые методы глубокого обучения и огромные объемы обучающих данных, продемонстрировали замечательные возможности в понимании и создании человекоподобного текста [5]. В 2022г компания Open AI выпустила LLM под названием ChatGPT². Чат-боты выступают одной из современных программ, функционирующей на основе технологий естественного языка (natural language processing) и машинного обучения (machine learning), которую можно использовать в развитии иноязычных речевых умений обучающихся [6]. В нашем случае, ChatGPT можно обучить на наборах данных разговорной английской речи для улучшения его разговорных навыков и генерации более подходящих ответов. С момента внедрения модель продемонстрировала значительный потенциал в медицине, особенно после тестирования, оценившего ее способность обрабатывать и интерпретировать медицинскую информацию. Результаты подтвердили, что уровень знаний ChatGPT соответствует критериям, необходимым для успешной сдачи экзамена на получение медицинской лицензии в США [7]. Это создает возможности для применения ChatGPT в качестве персонализированного инструмента обучения, адаптированного к предпочтениям студентов медицинских ВУЗов и колледжей [8]. Таким образом, благодаря ИИ, студенты-медики смогут развивать свою коммуникативную компетенцию и совершенствовать навыки чтения, перевода, письма, аудирования и разговорной речи в соответствии с уровнем владения языком и целями [9]. Также для будущей научно-исследовательской и клинической работы студентам необходимо уметь писать статьи, готовить презентации, доклады и т.п., в том числе — на иностранном языке. Но способности студентов-медиков, не являющихся его носителями, писать научные статьи на этом языке ограничены, и им необходимо постоянное обучение и совершенствование [10]. Современные языковые модели, такие как ChatGPT, обладают высокой эффективностью в создании и редактировании текстов, а также в улучшении качества научных работ [11]. Они демонстрируют значительный потенциал в написании медицинских статей, поиске научной литературы и анализе данных. Студенты, применяющие ИИ в учебном процессе, показывают прогресс в навыках письма, структурирования информации и грамматике [12]. Кроме того, использование ИИ положительно сказывается на успеваемости при изучении английского языка и способствует саморегуляции в обучении. Языковые модели также способны выполнять переводы [11]. Мы полагаем, что внедрение ChatGPT в медицинские образовательные программы поможет студентам-медикам, не владеющим английским языком на уровне носителя, развить навыки академического письма и повысить их исследовательские компетенции, во-первых, благодаря использованию ИИ как "собирательного" источника данных, а во-вторых, с повышением заинтересованности в результате не стандартного подхода. Например, Токийский университет Todai запустил в сентябре 2022г Metaverse School of Engineering. Занятия на факультете проводятся в виртуальном кампусе, преподаватели и студенты присутствуют на занятиях в виде аватаров — это сильно привлекает студентов, что несомненно сказывается и на их стремлении к изучению языка [13]. В настоящее время приложения, использующие нейронные сети, становятся всё более распространёнными в обучении различным дисциплинам, включая изучение иностранных языков [14]. В 2023г было проведено исследование эффективности использования ИИ среди студентов г. Алматы (Казахстан), результаты показали, что ИИ оказал благоприятное влияние на мотивацию и успеваемость студентов на курсе иностранного языка [15]. С каждым годом растет спрос на изучение языков, однако количество квалифицированных специалистов не успевает за этим спросом. Это приводит к тому, что существующие преподаватели оказываются перегруженными работой. В условиях высокой нагрузки им сложно уделить достаточно времени для подготовки уроков, разработки материалов и оценки прогресса студентов. В помощь преподавателям цифровые приложения с ИИ могут [16]:

1) Обработать и создать анкетирование и входное тестирование на понимание уровня студентов для дальнейшей работы со студентами;

2) Опираясь на результаты, составить индивидуальную программу с учетом интересов, потребностей, языкового уровня и целей изучения иностранного языка;

3) Проводить рубежные тестирования для мониторинга результатов обучения;

4) Подобрать дополнительные задания и тренировочные упражнения;

5) Предоставить возможность совершенствовать уровень владения профессионально ориентированным лексическим материалом, моделируя реальные ситуации в области здравоохранения.

Интеллектуальные обучающие системы (ИОС) представляют собой программные решения, использующие технологии ИИ для оптимизации и индивидуализации процесса обучения. Ключевым аспектом, который требует внимания, является вопрос о том, насколько эффективно ИОС достигают заявленных результатов в обучении. В этой связи было выполнено несколько метаанализов:

• Метаанализ, проведенный Стинбергеном и Купером в 2013г, проанализировал эффективность использования ИОС в обучении математике школьников 12 лет [17]. В данном исследовании анализировались 26 отчетов, в которых сравнивалась эффективность ИОС и традиционного обучения в классе. Результаты показали, что ИОС не оказывают заметного влияния на учебные достижения студентов при кратковременном использовании. Однако их эффективность значительно возрастает, если они применяются на протяжении целого учебного года или более длительного периода.
• Метаанализ, проведенный Ma W, et al. [18] в 2014г с целью сравнения результатов обучения тех, кто учится с помощью ИОС, и тех, кто учится в учебных средах без ИОС. По результатам выяснили, что ИОС дают более высокие результаты обучения, чем другие формы обучения, за исключением обучения в малых группах. Однако эффект варьируется в зависимости от личных качеств обучающихся, их мотивации и знаний в области [19].

Материал и методы

Исследование направлено на выявление заинтересованности студентов в изучении иностранного языка с помощью использования ИИ как одного из путей модернизации современного обучения³. Гипотеза исследования заключается в том, что студенты-медики предпочтут обучение с использованием ИИ обучению без его помощи, при этом увеличится заинтересованность студентов и повысится уровень знания иностранного языка.

В ходе работы нами был проведен опрос студентов Приволжского Исследовательского Медицинского Университета, ННГУ им. Н. И. Лобачевского, Кстовского филиала ГБПОУНО "Арзамасский медицинский колледж". Респондентам предоставилась онлайн-форма, состоящая из 7 вопросов (таблица 1), как с возможностью развернутого выбора, так и требующих развернутого ответа. Студенты принимали участие в исследовании на основе добровольного информированного согласия. Участие в исследовании не имело статуса учебного задания.

Результаты

Были проанализированы ответы 256 студентов. Ответы на первый вопрос представлены на диаграмме (рисунок 1). Мнение студентов об использовании ИИ в изучении иностранных языков варьируется, но большинство (70,3%) считает его эффективным. По результату исследования в 2022г ученые из МГТУ им. Н. Э. Баумана пришли к выводу, что чем выше уровень знаний о технологиях, тем более положительную оценку студенты дают их внедрению в процесс обучения [20].

Ниже показаны ответы на 2 вопрос (рисунок 2). Студенты ценят возможность адаптировать учебный процесс под свои индивидуальные нужды. Также студентам нравится возможность практиковать разговорные навыки с виртуальными собеседниками. Но наиболее значимая функция для студентов — способность ИИ переводить медицинские термины. Также информационно-справочная обратная связь может помочь получить как теоретические знания о языке (например, грамматические правила и способы словообразования), так и сведения о культуре и обществе стран, где этот язык используется [21].

Следующий вопрос был без предоставленных вариантов ответа, студенты написали названия приложений, которые они используют (использовали ранее) для изучения иностранных языков. Ответы были распределены следующим образом (рисунок 3): студенты знают про такие приложения, но не используют — 140 человек (55,8%), используют чат GPT — 68 (27,1%), подобный ему Chat Smith — 1 человек (0,4%), Quizlet установлен у 13 студентов (5,2%), Алиса ПРО — 7 (2,8%), переводчик Deepl нравится 10 пользователям (4%), 5 респондентов отметили Duolingo (2%), также были упомянуты Midjourney (0,4%) и DeepSeek (0,4%). Остальные студенты используют переводчики, словари без поддержки ИИ (2%).

В нашем опросе всего 5 студентов отметили Duolingo, однако анализируя современную литературу⁴ можно сказать, что это одно из наиболее распространенных мобильных приложений для изучения иностранных языков. Образовательная платформа Duolingo предлагает курсы по изучению более 30 языков. Инструмент ИИ Duolingo BirdBrain анализирует профиль каждого пользователя и предсказывает его учебный путь, что позволяет реализовать персонализированный подход к обучению [22].

Результаты ответов на 4 вопрос представлены на диаграмме (рисунок 4). Полученные результаты свидетельствуют о том, что приложения работают корректно (38% учащихся не сталкивались с проблемами при изучении языков), однако студенты также замечают, что ИИ может не всегда правильно интерпретировать контекст или нюансы языка, отмечают, что не всегда учитывается уместность определенного термина в данном контексте, если существуют несколько терминов, имеющих один перевод. Следовательно, стоит продолжать обучать нейронные сети.

Исходя из результатов ответов на 5 вопрос, можно сделать вывод, что студенты считают возможным использовать в обучении языкам элементы ИИ. Лишь 0,8% учащихся считают интерактивные уроки, адаптивные тесты и задания, а также чат-боты для общения неподходящими для обучения.

Обсуждение

ИИ способен обучаться, а значит сам имеет перспективы к обучению других. ИИ поможет лучше усваивать материал, т.к. будет создавать такой формат заданий, который будет подходить для данного конкретного ученика. Технологии смогут развиться до такой степени, когда каждый студент будет иметь возможность заниматься по индивидуальной программе, не испытывая трудности с изучением языка по программе ВУЗа. Также ИИ облегчит запоминание слов и улучшит имеющиеся навыки. Использование ИИ поможет увеличить количество практики в изучении языка. ИИ предоставляет студентам доступ к автоматически генерирующимся текстам и аудиозаписям на медицинскую тематику, поэтому будет расширена база аудио- и текстовых данных. ИИ способен сделать занятия более индивидуальными и интересными. Возможности общения у ИИ быстро совершенствуются, что указывает на увеличение числа разговорных агентов [23]. Но при этом необходимо помнить, что применение средств ИИ в обучении должно быть оправданным, а не основываться на принципе "чем больше, тем лучше" [24]. Таким образом, обработка естественного языка позволяет ИИ понимать запросы обучающихся, что увеличивает их вовлеченность и мотивацию. Это способствует более эффективному и индивидуальному образовательному опыту для студентов с различными уровнями подготовки в области изучения иностранных языков [25].

Заключение

Исследование подтвердило значимость и актуальность использования ИИ в обучении иностранным языкам, особенно в контексте заинтересованности студентов. Результаты показали, что интеграция ИИ в образовательный процесс не только способствует более глубокому пониманию языка, но и делает обучение более интерактивным и персонализированным. Студенты проявляют высокий интерес к технологиям, которые способны адаптироваться к их индивидуальным потребностям и стилю обучения, что, в свою очередь, повышает мотивацию и эффективность усвоения материала. Несмотря на некоторые выявленные недостатки, такие как трудности в интерпретации контекста и нюансов языка, потенциал ИИ в образовательной сфере остается огромным. Таким образом, использование ИИ в обучении студентов-медиков иностранным языкам может стать важным шагом на пути к более качественному и эффективному медицинскому образованию в целом, благодаря чему повысится количество грамотных специалистов, в т.ч. в лечении сердечно-сосудистых патологий.

Отношения и деятельность: все авторы заявляют об отсутствии потенциального конфликта интересов, требующего раскрытия в данной статье.