Integration of artificial intelligence systems into physics laboratory practice: experience and prospects

Cover Page

Cite item

Abstract

the article considers the actual problem of integrating artificial intelligence systems into laboratory practice in physics in the higher education system. An experimental study conducted at the Department of Physics and Chemistry of Almetyevsk Technological University Higher School of Petroleum with the participation of 150 first-year students in the fields of Oil and Gas Engineering, Automation of Technological Processes and Production, Management in Technical Systems, and Software Engineering, divided into experimental and control groups, is presented. The efficiency of using the PhysicsLab AI virtual laboratory environment with an integrated machine learning module has been determined. A significant increase in the effectiveness of the educational process using AI systems has been revealed. Statistically significant results were found showing an improvement in academic performance (average score of 4.6 versus 4.1 in the control group), a reduction in work completion time (73 minutes versus 100) and a significant decrease in the number of visits to the teacher (by 56%). A high degree of student satisfaction with the new format of the workshop was determined (89% of positive reviews). The advantages of intelligent virtual laboratories are considered, including the personalization of training, the provision of instant feedback and the possibility of adaptive support during experiments. A significant increase in the quality of understanding of the material (by 34%) and the formation of practically significant skills in working with modern digital tools were revealed. A conclusion is made about the need for a systematic approach to the implementation of AI in the educational process, including both the technical equipment of educational institutions and the training of teaching staff. It is determined that the results of the study can be used in developing strategies for the digital transformation of educational institutions and the modernization of laboratory workshops in natural sciences.

About the authors

S. S Nagimullina

Almetyevsk State Technological University «Higher School of Oil»

Email: nagimullina@agni-rt.ru

References

  1. Иванов И.И. Применение цифровых лабораторий при обучении физике в системе среднего профессионального образования: выпускная квалификационная работа. Российский государственный профессионально-педагогический университет. Екатеринбург, 2018. 138 с.
  2. Везетиу Е.В., Ромаева Н.Б. Искусственный интеллект как инновационный инструмент внедрения современных средств обучения в образовательный процесс высших учебных заведений // Проблемы современного педагогического образования. 2022. № 77-2. С. 48 – 51.
  3. Мониторинг цифровой трансформации образовательных организаций высшего образования. Министерство науки и высшего образования Российской Федерации: официальный сайт. Москва, 2023. URL: https://minobrnauki.gov.ru/action/digital-transformation/monitoring/ (дата обращения: 18.11.2024).
  4. Соколов Н.В. Проблемы и риски применения современных технологий искусственного интеллекта в образовании РФ // Актуальные проблемы педагогики и психологии. 2022. № 5. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/problemy-i-riski-primeneniya-sovremennyh-tehnologiy-iskusstvennogo-intellekta-v-obrazovanii-rf (дата обращения: 18.11.2024).
  5. Строев В.В., Свистунов В.М. Эффективность внедрения искусственного интеллекта для развития регионов России // Вестник Алтайской академии экономики и права. 2024. № 7 (1). С. 146 – 156.
  6. Тохиржонова М.Р. Преподавание физики с использованием искусственного интеллекта: инновации в преподавании и обучении // Мировая наука. 2023. № 7 (76). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/prepodavanie-fiziki-s-ispolzovaniem-iskusstvennogo-intellekta-innovatsii-v-prepodavanii-i-obuchenii (дата обращения: 18.11.2024).
  7. Chowdhury S.H. How can AI be integrated to physics laboratory learning? // ResearchGate. 2024. URL: https://www.researchgate.net/post/How_can_AI_be_integrated_to_physics_laboratory_learning/65cc679b5a0f1931d709c5fb/citation/download (дата обращения: 18.11.2024).
  8. Petrovic I., Bo?varski V., Petrovic V. Expert systems in physics: Methodology and application // Physics Essays. 2016. Vol. 29. P. 49 – 56.
  9. Rosak-Szyrocka J. The role of artificial intelligence in digital education // Scientific Papers of Silesian University of Technology Organization and Management Series. 2024. P. 477 – 499.
  10. Spector J.M., Ma S. Inquiry and critical thinking skills for the next generation: from artificial intelligence back to human intelligence // Smart Learning Environments. 2019. Vol. 6. № 8. https://doi.org/10.1186/s40561-019-0088-z.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).