Экспериментальная оценка эффективности интеграции элементов физики в школьную программу с использованием инструментов искусственного интеллекта

Аннотация

В статье экспериментально оценивалась эффективность интеграции элементов медицинской физики в школьную физику с использованием инструментов искусственного интеллекта (ИИ). Актуальность исследования обусловлена ​​необходимостью усиления роли физики в профессиональной ориентации старшеклассников в Казахстане и отсутствием систематического введения физических основ медицинских приборов и методов диагностики в содержание предмета. Исследование проводилось в квазиэкспериментальном дизайне: контрольная группа (без использования ИИ, n=51) и экспериментальная группа (с использованием ИИ, n=52). Образовательное вмешательство осуществлялось посредством модуля «Электромагнитное поле и элементы медицинской физики», состоящего из 4 тем: (I) свойства электромагнитного поля, (II) физические основы магнитного поля и МРТ, (III) физические основы электромагнитного излучения и рентгеновской/КТ, (IV) принципы томографии и ионизирующие/неионизирующие методы. Результаты оценивались с помощью анкеты, состоящей из 12 утверждений по шкале Ликерта (1–5). Согласно основным результатам, общий индекс составил 4,26±0,23 в экспериментальной группе и 2,54±0,16 в контрольной группе, а разница между группами была статистически значимой (p<0,001). Устойчивое преимущество наблюдалось также во всех разделах (все p<0,001), при этом наибольшая разница зафиксирована в разделе IV. При внутреннем анализе для 10 и 11 классов преимущество экспериментальной группы сохранилось. В практическом смысле в экспериментальной группе преобладал высокий индекс (4–5 баллов), указывающий на уровень «уверенного понимания», и было доказано, что возможности ИИ визуализировать, индивидуально объяснять, моделировать и предоставлять немедленную обратную связь по элементам медицинской физики повышают усвоение сложных понятий. На основе результатов исследования можно предложить модульную модель и методический пакет (план урока, задания, правила использования ИИ), готовый к внедрению в школьную практику.