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?
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.
| Время | Этап | Результат |
|---|---|---|
| 0–5 | Проблемная ситуация | Первое решение и основания |
| 5–14 | Теория и разобранный пример | Понятия, доказательства и ограничения |
| 14–25 | Практика 1 | Проверяемый результат по критериям |
| 25–33 | Практика 2 | Перенос в новые условия |
| 33–40 | Обсуждение | Аргумент, возражение, общее решение |
| 40–45 | Индивидуальная проверка | Самостоятельный 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
| Этап | Станций x | Расход y, л |
|---|---|---|
| Раннее наблюдение | 2 | 6 |
| Раннее наблюдение | 4 | 10 |
| Раннее наблюдение | 6 | 14 |
| Проверка А | 3 | 9 |
| Проверка Б | 5 | 11 |
| Проверка В | 7 | 18 |
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.
- За 2 минуты отделите ранние записи от проверочных; назовите вопрос, единицы и критерий.
- За 4 минуты рассчитайте два прогноза и ошибки для А, Б, В.
- За 3 минуты найдите средние ошибки и примените правило приёмки.
- 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 случай | Условие | Станций | Измерение |
|---|---|---|---|
| Г | Новая насадка | 4 | 18 л |
| Д | Прежняя установка | 20 | Пока неизвестно |
| Е | Прежняя установка | Не записано | 12 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».
- За 2 минуты рассчитайте прогноз Г по прежней модели и его ошибку.
- За 3 минуты исправьте три утверждения, различая измерение, прогноз и обратный расчёт.
- За 2 минуты предложите протокол дополнительной проверки: какие условия и записи собрать.
- 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 программы | Действие ученика | Что проверяет учитель |
|---|---|---|
| Искусственный интеллект для решения прикладных задач | Формулирует вопрос, сравнивает прогноз с базой | Вывод связан с критерием и измерениями |
| Данные как основа научных открытий | Отделяет ранние и проверочные записи | Не подмешивает проверку в настройку |
| Демонстрировать навыки актуализации проблемы, предлагать способы решения проблемы, аргументировать собственную точку зрения | Пересматривает решение в новых условиях | Защищает протокол дополнительной проверки |
| Перечислять примеры решения российскими учеными практических задач с помощью искусственного интеллекта | Читает карточку Сколтеха и AIRI и связывает с качеством проверки | Не 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.