СЕКЦИЯ
Искусственный интеллект и технологии на основе данных в образовании

Баринов Ф.С.

Устюгова Т.А.

РГПУ им. А.И. Герцена

г. Санкт-Петербург

Игровые методы обучения информационной безопасности на уроках информатики в школе и средства их реализации с использованием технологий искусственного интеллекта

В статье рассматриваются возможности использования игровых технологий в контексте изучения темы информационной безопасности в школе. Анализ исследований по данной теме показал, что решение познавательных задач может использоваться для повышения заинтересованности обучающихся в изучении информационной безопасности. В работе представлены несколько ситуационных задач, на примере которых обучающиеся могут познакомиться с распространёнными киберугрозами. Также предложены рекомендации по решению таких задач с использованием текстовых генеративных сетей и чат-ботов.

Barinov F.S.

Ustyugova T.A.

RSPU

Saint-Petersburg

The use of gaming techniques in teaching information security in computer science classes in schools and the methods for implementing them using AI technologies

The article discusses the possibilities of using gaming technologies in the context of studying the topic of information security at school. An analysis of research on this topic has shown that solving cognitive tasks can be a method of increasing students' interest in information security. The paper presents several situational tasks, which students can use to learn about common cyber threats. It also offers recommendations for solving these tasks using text generation networks and chatbots.
Урок является основной организационной формой обучения в школе. В современных условиях цифровизации обучения стоит задача повысить мотивацию обучающихся и активизировать их учебную деятельность на уроке. Предполагается, что на уроке информатики ученик основной школы способен поставить перед собой цель и решать познавательные задачи.
В школьном курсе информатики теме информационной безопасности отведено очень ограниченное количество времени, тема рассматривается фрагментарно, изучаются преимущественно теоретические аспекты данного направления. Однако в современном информационном пространстве существует большое количество информационных угроз, для защиты от которых необходимы практические навыки по их распознаванию и корректному поведению при столкновении с ними.
В работах Крицкого Ф.С. [9], Кочемирова Н.Н. [8], Данильчук Е.В., Лукичевой А.В., Касьянова С.Н. [3] подчеркивается проблема недостаточной разработки методических аспектов развития у обучающихся понимания значимости информационной безопасности в современном информационном пространстве. Это влияет на уровень интереса обучающихся к освоению принципов информационной безопасности и внедрения их в повседневную жизнь. В работе Колесниковой А.К., Пшеничной О.В., Черновой Е.В. [7] подчеркивается, что существует ряд проблем, касающихся изучения данной темы в виду её сложности, низкого уровня заинтересованности обучающихся, а также необходимости разработки преподавателями дидактических материалов при том, что многие преподаватели не обладают достаточными знаниями и навыками в этой области.
Целью данной работы является изучение способов повышения уровня заинтересованности обучающихся в освоении темы информационной безопасности с использованием технологий на основе искусственного интеллекта. Одним из способов повышения мотивации обучающихся являются игровые методы обучения, в частности решение познавательных задач. Внедрение игровых технологий позволяет решать такие дидактические задачи как развитие коммуникативных навыков и готовность к командной работе, повышение познавательной активности, развитие способности к решению проблемных ситуаций.
Авторы Заворотнева Н.К., Томашевская Е.Ю. определяют, что «игровая форма обучения – это способ взаимодействия учителя и учащихся, обусловленный игрой, который приводит к определению и реализации дидактических целей и задач обучения»[4].В статье Ширяевой О.Ю. и Степановой А.И. игра определяется как «...вид деятельности в условиях ситуаций, которые направлены на воспроизведение и усвоение опыта, при этом осуществляется совершенствование навыков самоуправления поведением» [12]. Салихова З.А., Садуллаева М. отмечают, что педагогическая игра обладает существенным признаком – наличием четко поставленной цели обучения и соответствующего ей педагогического результата, которые могут быть обоснованы, выделены в ясном виде и характеризуются учебно-познавательной направленностью [11]. Бабаева А.А. и Калашникова Л.Н. формулируют определение дидактической игры «как форму активной или интерактивной учебной деятельности, основанной на создании имитированной модели изучаемых ситуаций, явлений или процессов» [1].Результаты исследований Насыровой Э. Ф., Насырова Р. И. [10], Ширяевой О.Ю., Степановой А.И. [12] позволяют сделать вывод, что использование игровых методов обучения мотивирует учащихся в решении познавательных задач.
Среди игровых методов обучения можно выделить интерактивные методы и класс познавательных игр. «Познавательные игры (дидактические) – это специально созданные ситуации, моделирующие реальность, из которых учащимся предлагается найти выход. Главное назначение этого метода – стимулирование познавательного процесса. Такие стимулы учащийся получает в игре, где он выступает активным преобразователем действительности» [6]. Через погружение в игровые ситуации, отражающие реальные условия киберугроз, обучающиеся получают возможность научиться распознавать их в повседневной жизни и сформировать навык противодействия им.
В учебнике по информатике для 10-11 класса К.Ю. Полякова и Е.А. Еремина информационная безопасность определяется как «защищённость информации от любых действий, в результате которых владельцам или пользователям информации может быть нанесён недопустимый ущерб» [5]. Анализ содержания учебников информатики для основной школы, показал, что можно сформулировать следующие цели изучения этого раздела учащимися.
  • формирование навыков идентификации угроз в сети, чтобы учащиеся смогли распознавать различные виды информационной опасности и уровень её угрозы.
  • формирование понимания и применения правил безопасного поведения в сети, следование основным критериям безопасного поведения в интернете, включая защиту личных данных.
  • развитие критического мышления, включая умения анализа информации, её источников, достоверности и актуальности.
  • овладение практическими умениями и навыками информационной безопасности, умение применять инструменты и методы для защиты данных, например, использование антивирусных программ, создание надёжных паролей, безопасное поведение в сети Интернет.
Рассмотрим, какие существуют виды игр и как они могут применяться на уроках информатики при изучении информационной безопасности.
  1. Квест «Безопасный интернет». Ученики разделяются на команды и проходят различные станции, решая задачи и отвечая на вопросы, связанные с безопасным поведением в сети. Каждая станция представляет собой мини-игру или викторину.
  2. Кодовое слово. Учитель дает определение термина (например, «пароль»), а ученики должны в течение ограниченного времени придумать синоним или объяснение, не используя само слово.
  3. Интернет-эксперт. Команды получают различные случаи нарушения информационной безопасности и должны подготовить краткую презентацию о том, как предотвратить подобные ситуации.
  4. Секретный агент. Ученики получают задания по защите информации и должны найти способы их выполнения, используя знания о шифровании и других методах защиты данных.
  5. Инфобаттл. Две команды соревнуются друг с другом, отвечая на вопросы по информационной безопасности в формате «Битвы умов». За правильные ответы начисляются баллы, а за ошибки — штрафы.
В статье Бочарова М.И., Симоновой И.В., Можарова М.С. отмечается, что «продуктивным способом обеспечения информационной безопасности ребенка является обучение его адекватному складывающейся ситуации восприятию и разносторонней оценке информации с позиции критического ее осмысления на сформированной в учебном процессе базе культурных и нравственных ценностей» [2]. На наш взгляд именно использование игровых методов обучения на уроках информационной безопасности, в частности, решение ситуационных задач, будет способствовать развитию способности критически оценивать информацию и находить в ней скрытые угрозы.
Для разработки уроков с использованием игровых методов существуют различные цифровые ресурсы и сервисы: интерактивные презентации, викторины и образовательные приложения. Интерактивные презентации позволяют включать элементы викторин и опросов, способствующих вовлечению учащихся. Викторины на цифровых платформах помогают реализовывать соревновательный формат с помощью вопросов и ответов. Также используются образовательные приложения, предлагающие задания и тесты в реальном времени, что позволяет учащимся изучать материал и видеть обратную связь.
Ещё одним современным инструментом для реализации игровых методов в образовательном процессе могут стать сервисы на основе интеллектуальных технологий. Чат-боты, текстовые генеративные нейросети могут быть использованы преподавателями для генерации сценариев ситуационных задач или в качестве интеллектуальных помощников для обучающихся. Подобные инструменты могут предлагать варианты корректного поведения в ситуациях, предполагающих столкновение с киберугрозами, способы их выявления, предлагать действия по устранению угроз информационной безопасности. Помимо этого, процесс взаимодействия обучающихся с чат-ботами или написание промптов для решения задач влияет на коммуникативные навыки обучающихся, т.к. требует умения формулировать запросы, уточнять их, чтобы получить наиболее точный и полный ответ.
В качестве эксперимента нами был сформулирован набор ситуационных задач, связанных с угрозами в области информационной безопасности. Обучающимся предлагается решить эти задачи, используя возможности разных текстовых нейросетей (YandexGPT, GigaChat или др.) и построить диалог таким образом, чтобы нейросеть указала на возможные киберугрозы и способы их устранения. Задачи сопровождаются рекомендациями по взаимодействию с ботом, а также содержат примеры возможного построения диалога с ИИ.

Ситуация 1 - «Фишинговое письмо»
Цель решения: научить распознавать фишинговые письма, используя ИИ для анализа текста и структуры сообщений.
Ожидаемый результат: ученики успешно идентифицируют фишинговое письмо и объясняют признаки, указывающие на то, что это подделка, опираясь на подсказки и анализ ИИ, тем самым защищая свои личные данные.
Контекст
Ученики школы получают электронное письмо от лица администрации школы, в котором их просят подтвердить свои учетные данные для внесения записи в электронном дневнике. В письме есть ссылка на форму, в которую нужно вписать свою личную информацию, адрес, данные об ответственных за жизнь и здоровье.
Задание
С помощью анализа текста и с применением технологий искусственного интеллекта ученикам необходимо определить, является ли письмо фишинговым. Технология искусственного интеллекта может предоставлять подсказки и объяснения по каждому элементу и структуре сообщения.
Рекомендации к решению задачи:
Чтобы запрос к нейросети вышел эффективным, нужно придерживаться некоторых рекомендаций:
1.Четко и максимально полно формулировать вопрос, раскрывая подробности и важные аспекты. В данном кейсе это предоставление информации про адресата, содержание письма, ссылки.
2. Выделять нужные части или блоки предложений с помощью знаков препинания.
3.Чтобы получить расширенный ответ по всем вопросам стоит отдельно задать про каждый из них, если общий запрос вышел не полным.

Ситуация 2 - «Взломанный профиль»
Цель решения: научить распознавать взломанные аккаунты одноклассников и защищать свои аккаунты, создавая надежные пароли с помощью ИИ.
Ожидаемый результат: ученики смогут определить признаки взломанного аккаунта, объяснить риски передачи кодов подтверждения чего-либо и создать надежные пароли для трех различных аккаунтов с помощью ИИ.
Контекст
Ученику пишет его одноклассник с просьбой прислать код, так как его телефон не принимает смс. На вопрос «зачем?», он отвечает, что хочет заказать очки в интернет-магазине.
Задание
Учащиеся должны выяснить, по каким признакам понять, что это просьба мошенника, а страница одноклассника взломана. С помощью искусственного интеллекта ученикам предлагается создать надежные пароли для трёх различных аккаунтов.
Рекомендации к решению задачи:
Чтобы запрос к нейросети вышел эффективным, нужно придерживаться некоторых рекомендаций:
1.Четко и максимально полно формулировать запрос, раскрывая подробности и важные аспекты. В данном кейсе это запрос на создание 3 различных надежных паролей.
2.Проверить надежность с помощью другой нейросети, написав ей сгенерированные пароли.
3.Учесть ответ и запросить дополнительные рекомендации по улучшению созданных паролей.

Ситуация 3 - «Не игры»
Цель решения: определить правила безопасных онлайн-покупок, чтобы избежать мошенничества в игровом контексте с использованием ИИ.
Ожидаемый результат: ученики смогут сформулировать и обосновать основные правила безопасных онлайн-покупок на основе анализа ИИ, предотвращая подобные ситуации в будущем.
Контекст
Учащийся в онлайн-игре получает сообщение о продаже кем-то аккаунта с редкими предметами и атрибутами по очень выгодной цене. После перевода денежных средств пользователь был заблокирован продавцом, а диалог был удалён.
Задача
С помощью искусственного интеллекта определите, какие существуют правила покупок в интернете.

Ситуация 4 - «Дорогая скидка»
Цель решения: научиться определять признаки фишинга в контексте сообщений от мобильного оператора и разработать стратегии защиты от подобных атак.
Ожидаемый результат: ученики смогут идентифицировать фишинговые письма, перечислить их характерные признаки и предложить конкретные меры для защиты.
Контекст
Фишинг. Один из учащихся получает письмо от лица мобильного оператора с просьбой перейти по ссылке и ввести свои личные данные для получения индивидуального скидочного предложения.
Задача
Учащиеся в ходе совместного обсуждения должны прийти к пониманию, как распознать фишинг, его признаки, а также как обезопасить себя в данной ситуации.
Рекомендации к решению задачи:
Чтобы проверить реальное ли это предложение от оператора или нет, надо посмотреть на номер отправителя, скопировав и проверив его в Интернете на специальных общедоступных сайтах. Далее просмотреть текст на наличие ошибок: если они есть, то сообщение – обман. Также стоит посмотреть, существует ли такая акция у данного оператора на официальном сайте.

Ситуация 5 - «Онлайн-травля»
Цель решения: научиться распознавать действия, квалифицируемые как кибербуллинг, и на основе анализа разработать алгоритм поведения при столкновении с ним.
Ожидаемый результат: ученики смогут составить список примеров кибербуллинга и предложить конкретные шаги для тех, кто ему подвергся, и возможные действия свидетелей, направленные на прекращение травли.
Контекст
Кибербуллинг. Один из учащихся имеет проблемы с одноклассниками, поэтому становится объектом насмешек в общем чате. Часть ребят говорит, что это всего лишь шутка, другие же, что это оскорбление. Задача учащихся составить список действий, которые расцениваются как кибербуллинг, а также разработать план поведения при столкновении с ним.
Рекомендации к решению задачи:
Важно вспомнить правила поведения, коммуникации и этикета в Интернете. После проанализировать сообщения одноклассников и реакцию этого человека, выявить, что может расцениваться как шутка, а что является агрессивным, токсичным или оскорбительным поведением.

Ситуация 6 - «Бесплатный сыр в мышеловке»
Цель решения: проанализировать небезопасные сайты и составить критерии, методы оценки файлов на наличие вредоносного программного обеспечения.
Ожидаемый результат: ученики смогут сформулировать признаки подозрительных сайтов и предложить способы проверки файлов на вирусы перед запуском.
Контекст
Вирусы. Учащийся решает скачать игру бесплатно, в обход покупки на официальном сайте. При скачивании архива приложения никакой игры не появилось, однако начали всплывать спам-окна, которые невозможно закрыть.
Задача
Учащимся нужно выявить и описать критерии, по которым сайт может являться небезопасным и как оценить файлы на содержание вредоносного ПО.

Выводы
Подростки 12-14 лет проживают значительные изменения в психологическом развитии. В этом возрасте формируется сложная структура памяти, которая становится более организованной и эффективной, что позволяет лучше усваивать информацию. Внимание становится более избирательным и устойчивым, однако учащиеся могут отвлекаться из-за эмоциональных колебаний и стремления к новизне. Концентрация на задачах может быть вариативной, они могут испытывать трудности с фокусировкой на одном деле на длительное время, особенно, если оно не вызывает у них интереса.
Подростки проявляют большую заинтересованность в социальных взаимодействиях, что приводит к большему числу контактов с другими, общению, дружбой, влюбленностью, совместными делами. Учащиеся начинают вовлекаться в различные групповые активности, новые хобби, что способствует развитию творческих способностей. Важным становится стремление к самовыражению, проявлению личности и своего я, они могут активно исследовать себя, свои увлечения, людей вокруг.
В поиске пространства для самовыражения и расширения круга общения подростки активно используют возможности сети Интернет. Однако, в неограниченном информационном пространстве можно столкнуться с различными киберугрозами: кибербуллинг, фишинговые атаки, распространение вредоносного ПО и мошенничество. Подростки, зачастую не обладая достаточным опытом и развитым критическим мышлением, могут стать объектами для злоумышленников.
При обучении информационной безопасности целесообразно использовать ситуационные игры. Игра в обучении – это деятельность, моделирующая ситуацию или проблему, с целью разрешения её учащимися, при этом развиваются определенные знания и умения в ходе учебно-познавательной деятельности. Использование технологий на основе искусственного интеллекта для решения ситуационных задач по информационной безопасности поможет развитию коммуникативных навыков, умению чётко формулировать запросы для получения рекомендаций от ИИ, способствует развитию навыка критической оценки ситуаций, с которыми могут сталкиваться пользователи в информационном пространстве. В процессе решения таких задач в игровой форме обучающиеся научатся лучше распознавать возможные киберугрозы и получат представление о том, как обезопасить себя и свои личные данные.

Литература:
1.Бабаева А.А., Калашникова Л.Н. Актуальность применения игровых методов в современной системе обучения // «ВОПРОСЫ ПЕДАГОГИКИ» Учредители: Научно-информационный издательский центр "Институт стратегических исследований" ISSN: 2518-1793 c.10-14.
2.Бочаров М.И., Симонова И.В., Можаров М.С. Влияние систематического обучения информационной безопасности на уровень тревожности обучаемых // Перспективы науки и образования. – 2019. – № 4 (40). – С. 169-182. - Стр.171.
3.Данильчук Е. В., Лукичева А. В., Касьянов С. Н. Методические особенности формирования понятия "информационная безопасность" на разных этапах обучения информатике в школе // Известия ВГПУ. – 2018. – №8 (131).
4. Заворотнева Н. К., Томашевская Е. Ю. Игра как способ развития познавательной активности обучающихся // Вестник Донецкого педагогического института. 2018. №4.
5.Информатика : 10 класс : базовый и углубленный уровни : учебник : в 2 частях / К.Ю. Поляков, Е.А. Еремин. – 7-е изд., – Москва : Просвещение, 2025
6.Кобелева А.С. Игровые интерактивные методы обучения / В сб. научных трудов конференции «Инновационные технологии в педагогике высшей школы». Санкт-Петербург, Петергоф, 28 декабря 2021 года. с.285-289
7. Колесникова А. К., Пшеничная О. В., Чернова Е. В. Геймификация: использование игровой механики для обучения школьников основам безопасности в сети Интернет // Концепт. 2020. №6.
8.Кочемиров Н.Н. Особенности изучения вопросов информационной безопасности в школьном курсе информатики / Н.Н. Кочемиров // Урок.рф. – 20/12/2018 (дата обращения: 03.02.2025)
9. Крицкий Ф.С. Формирование информационной безопасности у учащихся на уроках информатики и технологии / Ф.С. Крицкий // Образовательная социальная сеть nsportal.ru. – 19/03/2022 (дата обращения: 03.02.2025)
10. Насырова Э.Ф., Насыров Р. И. Игровые проекты в профессиональном образовании // МНКО. 2021. №5 (90).
11. Салихова З.А., Садуллаева М. Игровые педагогические технологии // Актуальные научные исследования в современном мире . Учредители: Общественная организация "Институт социальной трансформации" ISSN: 2524-0986. С. 196-198
12. Ширяева О.Ю., Степанова А.И. Влияние игровых технологий в урочной деятельности на познавательную активность обучающихся // Проблемы современного педагогического образования. 2024. №84-2
ВОПРОСЫ И КОММЕНТАРИИ
Made on
Tilda