Федеральный портал школ России
Закрыть

Урок 34. Прикладная научная задача: от данных к обоснованному выводу

14.10.2026 - Андрей -

  • Учебные программы
  • Информатика

7 класс · Урок 34 из 34 · 45 минут

Вся программа 7 класса · 3.10. Искусственный интеллект и наука

Школьная лаборатория хочет заранее подготовить воду для демонстрационного опыта. В учебном журнале известны число станций и общий расход. Помощник обещает точный запас по одной формуле. Можно ли принять формулу без испытания и распространить результат на любую установку?

Результат урока: формулирует исследовательскую задачу, сравнивает прогноз с базовым вариантом на новых данных и защищает решение с доказательствами и ограничениями.
Учителю: подготовка и план на 45 минут

Подготовьте: экран или распечатки, тетради, ручки; калькулятор для числовых заданий. Все таблицы, тексты и ключи находятся в статье и PDF. Ключи открывайте после самостоятельной попытки; ученические листы печатайте отдельно от раздела учителя.

Вариант без регистрации: работайте по готовым материалам и учебным журналам на экране или бумаге. Ученики не создают аккаунтов и не передают личных данных. Учебная имитация позволяет проверить рассуждение, но не заменяет настоящий эксперимент с сервисом.

Для работы с отечественным помощником учитель может передать только эту условную таблицу и запрос: «Опиши вопрос исследования, сравни средние абсолютные ошибки модели y=2x+2 и базы 10 на А–В. Не называй вывод универсальным. Укажи, каких данных не хватает». Зафиксируйте фактический ответ и проверьте вручную. Время этого шага включено в сопоставление практики 1. Если сервис недоступен, используйте разобранный пример и реплику практики 2; это офлайн-анализ, не выполненный запрос к ИИ.

ВремяЭтапРезультат
0–5Проблемная ситуацияПервое решение и основания
5–14Теория и разобранный примерПонятия, доказательства и ограничения
14–25Практика 1Проверяемый результат по критериям
25–33Практика 2Перенос в новые условия
33–40ОбсуждениеАргумент, возражение, общее решение
40–45Индивидуальная проверкаСамостоятельный ответ и сверка

Что собрать: результаты двух практик, основания вывода и индивидуальную проверку. Минуты включают чтение, обсуждение и запись; раздел соответствия программе предназначен учителю вне этих 45 минут. При 0–1 балле в проверке вернитесь к разобранному примеру; при 2–3 уточните пропущенное звено; при 4 предложите новый случай. Критерии нужны для обратной связи, не задают обязательную школьную отметку.

01. Проблемная ситуация

Школьная лаборатория хочет заранее подготовить воду для демонстрационного опыта. В учебном журнале известны число станций и общий расход. Помощник обещает точный запас по одной формуле. Можно ли принять формулу без испытания и распространить результат на любую установку?

За 1 минуту прочитайте ситуацию; за 2 запишите предварительный вывод и основание; за 2 сравните с соседом и назовите данные, которых не хватает. Это авторская учебная ситуация, а не отчёт о реальном испытании.

02. Объяснение и разобранный пример

5–14 минут: 4 минуты — понятия; 3 — совместный разбор; 2 — проверка ограничений примера.

Прикладная научная задача начинается с потребности и проверяемого вопроса: поможет ли прогноз точнее оценивать расход при известном числе станций? Результат здесь — число литров, а не решение о безопасности воды. Мы анализируем готовый журнал, не меняем реальные водопроводные установки. Данные и формула специально подготовлены для занятия.

Цепочка исследования: вопрос → наблюдения с единицами и условиями → модель → независимая проверка → вывод. В наших трёх ранних наблюдениях при 2, 4 и 6 станциях расход 6, 10 и 14 л. Прибавление двух станций соответствует четырём литрам, поэтому возможна модель y = 2x + 2. Это простая ручная модель зависимости, не обученная нейросеть. Сложный ИИ также нуждался бы в проверке.

Базовый вариант всегда предсказывает 10 л. Сравнение должно использовать одни и те же новые наблюдения. Ошибка — модуль разности прогноза и измерения. Средняя ошибка — сумма ошибок, делённая на число проверок. Модель нельзя подстраивать по проверке и затем назвать эти же записи независимым испытанием.

Факт — записанное измерение; предположение — что условия достаточно похожи; прогноз — расчёт ещё неизвестного расхода; сгенерированный текст — описание, которое может приписать формуле лишние возможности. Связь двух величин не доказывает причину всех изменений. Сколтех и AIRI в обзоре 2025 года разбирают проблемы качества данных и оценки экологических моделей; это реальный пример работы российских исследователей, а не источник наших условных чисел.

Разобранный пример. Для x = 3 формула даёт 8 л. Новое измерение — 9 л: ошибка 1 л. Базовый прогноз 10 л тоже ошибся на 1 л. Один случай ещё не доказал преимущество. Если поменяли насадку, нужно зафиксировать изменение и получить новые наблюдения, а не молча объяснить всё числом станций.

03. Практика 1: Проведите независимую проверку

ЭтапСтанций xРасход y, л
Раннее наблюдение26
Раннее наблюдение410
Раннее наблюдение614
Проверка А39
Проверка Б511
Проверка В718

Модель зафиксирована до проверки: y = 2x + 2. База: 10 л. Условия установки в А–В считаются сходными по учебному журналу. Правило приёмки этого задания: средняя ошибка не больше 2 л и меньше, чем у базы; вывод только о трёх проверках.

  1. За 2 минуты отделите ранние записи от проверочных; назовите вопрос, единицы и критерий.
  2. За 4 минуты рассчитайте два прогноза и ошибки для А, Б, В.
  3. За 3 минуты найдите средние ошибки и примените правило приёмки.
  4. За 2 минуты напишите вывод с числами и ограничением объёма проверки.

Форма результата: Таблица «измерение → два прогноза → две ошибки», исследовательский вывод.

Критерии: По 1 баллу: разделение этапов; три пары ошибок; средние и приёмка; вывод с границей. Всего 4.

Ответ, объяснение и критерии для учителя

Модель: 8, 12, 16 л; ошибки 1, 1, 2, средняя 4/3 ≈ 1,33 л. База: 10, 10, 10; ошибки 1, 1, 8, средняя 10/3 ≈ 3,33 л. На этих трёх случаях критерий выполнен. Проверка В выходит за прежний диапазон 2–6, что надо указать; единичный успешный выход не обосновывает прогноз при 20 станциях. Можно принять для дальнейшего ограниченного испытания с журналом, но не обещать гарантированную точность.

Оценка: По 1 баллу: разделение этапов; три пары ошибок; средние и приёмка; вывод с границей. Всего 4.

04. Практика 2: Пересмотрите решение при изменении условий

Новый случайУсловиеСтанцийИзмерение
ГНовая насадка418 л
ДПрежняя установка20Пока неизвестно
ЕПрежняя установкаНе записано12 л

Учебная реплика помощника: «В Г измерили 18, значит 18 л нужно всегда. В Д обещаю 42 л без ошибки. В Е число станций точно 5, потому что формула так говорит».

  1. За 2 минуты рассчитайте прогноз Г по прежней модели и его ошибку.
  2. За 3 минуты исправьте три утверждения, различая измерение, прогноз и обратный расчёт.
  3. За 2 минуты предложите протокол дополнительной проверки: какие условия и записи собрать.
  4. За минуту подготовьте записку лаборатории: что допустимо сейчас, что отложить.

Форма результата: Три исправленных вывода и протокол проверки новых условий.

Критерии: По 1 баллу: Г и ошибка; исправление Д/Е; конкретный протокол; ограниченное решение. Всего 4.

Ответ, объяснение и критерии для учителя

В Г прогноз 10 л, ошибка 8 л; новая насадка — другое условие. 18 л — одно измерение, не постоянный расход. В Д 42 л — экстраполяция без гарантии. В Е обратный расчёт даёт 5 только при точной формуле; он не восстанавливает пропущенное наблюдение надёжно. Собрать несколько измерений новой насадки при известном числе станций, отдельно проверить будущие прогнозы; сохранить исходник и признаки изменения. Для Д сначала получить данные соответствующего диапазона. Не выдавать вычисление за наблюдение.

Оценка: По 1 баллу: Г и ошибка; исправление Д/Е; конкретный протокол; ограниченное решение. Всего 4.

05. Обсуждение: аргумент и возражение

Тезис: «Три удачные проверки позволяют сразу внедрить модель в любой лаборатории». За 2 минуты найдите поддержку в ошибках; за 3 приведите возражение по Г и Д; за 2 согласуйте границы использования.

Ожидаемое рассуждение и критерии обсуждения

На А–В средняя ошибка уменьшилась на 2 л, это аргумент за пользу. Но Г показывает изменение условий, а Д — иной диапазон. Решение: ограниченное применение в проверенных условиях, журнал ошибок, возможность вернуться к ручному расчёту и отдельные испытания для расширения.

Засчитываются: тезис; аргумент из данных урока; содержательное возражение; условие итогового решения. Не требуется одинаковая позиция у всех.

06. Индивидуальная проверка понимания

Новый журнал: модель прогнозирует 14 и 18 л, измерены 15 и 22 л; база прогнозирует 16 и 16 л. Найдите среднюю ошибку обоих вариантов, выберите по этому критерию и назовите ограничение вывода.

За 3 минуты запишите самостоятельный ответ; за минуту сверьте ключ и исправьте другим цветом; за последнюю минуту сдайте ответ. Оценка: четыре содержательных элемента, по 1 баллу за каждый.

Ключ и критерии: 4 балла

Ошибки модели 1 и 4, средняя 2,5 л; базы 1 и 6, средняя 3,5 л. По средней ошибке модель лучше на этих двух случаях. Но правило приёмки «не больше 2 л» из практики 1 не выполнено. По 1 баллу: ошибки модели; ошибки базы; выбор с различением сравнения и приёмки; ограничение двух проверок.

07. Связь с исходной программой

Пункт программы → действие → проверяемый результат
Пункт программыДействие ученикаЧто проверяет учитель
Искусственный интеллект для решения прикладных задачФормулирует вопрос, сравнивает прогноз с базойВывод связан с критерием и измерениями
Данные как основа научных открытийОтделяет ранние и проверочные записиНе подмешивает проверку в настройку
Демонстрировать навыки актуализации проблемы, предлагать способы решения проблемы, аргументировать собственную точку зренияПересматривает решение в новых условияхЗащищает протокол дополнительной проверки
Перечислять примеры решения российскими учеными практических задач с помощью искусственного интеллектаЧитает карточку Сколтеха и AIRI и связывает с качеством проверкиНе объявляет учебные числа результатами опубликованного исследования

Матрица относится к результатам данного урока. Другие существенные результаты модуля раскрываются в остальных уроках по опубликованному плану.

Источники и права на материалы

Основа содержания и результатов — исходная программа класса. Поурочное название и учебные случаи — авторская методическая развёртка, не дословные названия модулей программы. Числовые наборы, реплики условных помощников и ситуации специально подготовлены для урока. Исторические карточки пересказывают указанные документы; это не дословные цитаты. Учебные журналы не являются результатами испытания реального ИИ.

Сколтех и AIRI: качество геопространственных моделей, 30 января 2025 — источник для понятий и проверки; учебные задания разработаны отдельно.

Яндекс: работа с текстом в чате с Алисой AI — источник для понятий и проверки; учебные задания разработаны отдельно.

Логотип «Школы России» используется в материалах портала; авторские схемы предназначены для учебной работы. Внешние материалы сохраняют указанные условия использования.