СЕКЦИЯ
Искусственный интеллект и технологии на основе данных в образовании

Федотова В.С.

Ленинградский государственный университет имени А.С. Пушкина

доцент кафедры информатики и информационных систем

г. Санкт-Петербург

Функции педагога в проектировании образовательной экосистемы на основе анализа данных

В статье рассматривается педагогическая деятельность в условиях образовательных экосистем как динамичных, открытых и саморазвивающихся структур. Обосновывается, что из-за их многокомпонентности традиционные методы педагогического наблюдения не позволяют получить полную картину функционирования таких систем. Делается вывод, что исследовать образовательные экосистемы удобнее и надежнее на основе анализа данных с использованием искусственного интеллекта. Цель исследования – определить функции педагога в проектировании образовательной экосистемы, опираясь на данные как наиболее надежный инструмент исследования систем. Технологии ИИ позволяют автоматизировать сбор информации, выявлять скрытые закономерности и повышать объективность выводов, что недоступно без применения алгоритмических средств. На этой методологической основе пересмотрены функции педагога. Показано, как педагог может использовать аналитику для проектирования образовательной экосистемы и принятия более точных решений.

Fedotova V.S.

Pushkin Leningrad State University

Associate Professor, Department of Computer Science and Information Systems

St. Petersburg

The role of a teacher in designing an educational ecosystem based on data analysis

This article examines pedagogical activity within educational ecosystems as dynamic, open, and self-evolving structures. It is argued that, due to their multi-component nature, traditional methods of pedagogical observation do not provide a complete picture of the functioning of such systems. It is concluded that studying educational ecosystems is more convenient and reliable based on data analysis using artificial intelligence. The goal of the study is to define the teacher's roles in designing an educational ecosystem, relying on data as the most reliable tool for studying systems. AI technologies make it possible to automate data collection, identify hidden patterns, and increase the objectivity of conclusions, which is impossible without the use of algorithmic tools. Based on this methodological foundation, the teacher's roles are reconsidered. It is shown how teachers can use analytics to design an educational ecosystem and make more accurate decisions.
Введение
В условиях развития образовательных экосистем как динамичных, открытых и саморазвивающихся структур, участники образовательного процесса (в лице учеников, педагогов, родителей, администрации), ресурсы (в виде цифровых платформ, контента, инфраструктуры) и процессы (в формате обучения, оценка, управление) взаимосвязаны и взаимодействуют по принципам биологической экосистемы. В отличие от традиционной линейной модели обучения экосистемный подход рассматривает образование как сложный организм, где изменение одного элемента неизбежно влияет на всю систему. При этом компоненты экосистемы характеризуются постоянным обменом энергией и информацией.
Эффективность образовательных результатов (рис. 1) обусловлена комплексным влиянием множества факторов: качества педагогического проектирования, психологического климата в учебном коллективе, доступности цифровых инструментов, семейной поддержки и уровня профессиональной компетентности педагога. Нарушение функционирования любого элемента системы приводит к снижению общей результативности образовательного процесса.

Рис. 1 – Зависимость образовательных результатов от множества факторов в образовательной экосистеме

 

В экосистеме каждый компонент проявляет субъектную активность: обучающийся конструирует индивидуальную образовательную траекторию; педагог реализует функции транслятора знаний, наставника, тьютора и модератора образовательной среды; родители и социум выступают равноправными партнерами, влияющими на содержание и контекст обучения. Образовательная экосистема характеризуется способностью к оперативной адаптации к внешним изменениям (внедрению новых технологий, трансформации запросов рынка труда, изменению социальных трендов) при сохранении структурной целостности посредством корректировки методов и инструментов в соответствии с потребностями обучающихся в конкретных пространственно-временных условиях.

Переход от общей теории экосистем к концепции цифровой образовательной экосистемы (ЦОЭ), характеризующейся, по мнению А. Э. Сулейманкадиевой и соавторов, как «сетевая инфраструктура, которая формирует единую технологическую образовательную платформу с использованием цифровых технологий, создает условия для эффективного взаимодействия стейкхолдеров посредством оказания персонализированных образовательных услуг на основе учета интересов потребителей» [6, c. 1273], актуализирует необходимость пересмотра подходов к профессиональной подготовке педагогов.

Цель исследования – определить функции педагога в проектировании образовательной экосистемы, опираясь на данные как наиболее надежный инструмент исследования такой среды.
Задачи исследования:
1. Раскрыть сущностные характеристики цифровой образовательной экосистемы и обосновать недостаточность традиционных методов педагогического наблюдения для анализа её многокомпонентной организации, определив методологические преимущества data-driven подхода.
2. Обосновать потенциал технологий искусственного интеллекта и образовательной аналитики для автоматизации сбора данных, выявления скрытых закономерностей и повышения объективности педагогических выводов при проектировании образовательного процесса.
3. Разработать функциональную модель педагога в цифровой образовательной экосистеме, включающую семь взаимосвязанных функций: проектировочную, интегративную, фасилитационную, оптимизационную, рефлексивно-диагностическую, инновационную и этико-нормативную.
4. Охарактеризовать содержание и механизмы реализации выделенных функций в контексте управления образовательным процессом на основе анализа данных, раскрыв специфику симбиотического взаимодействия педагога и ИИ (распределение операциональных и смысло-интерпретационных операций).
5. Определить приоритетные направления развития цифровой компетентности педагога в части работы с образовательной аналитикой как условия эффективного проектирования персонализированных траекторий и обеспечения человекосообразности цифровой образовательной среды.

Цифровая образовательная экосистема и data-driven подход
Фундаментальное осмысление феномена образовательных экосистем, представленное в работах С.Е. Мансуровой [3], задает гуманитарный вектор их развития. Автор утверждает, что технологическая трансформация должна быть подчинена задачам самоактуализации личности и сохранения человекосообразности образовательной среды. Подчеркивается, что в условиях экосистемного подхода профессия учителя трансформируется из консервативной в творческую, требуя новых компетенций для проектирования персонализированных сценариев обучения. Однако реализация данного гуманитарного потенциала в условиях высокой сложности и динамичности цифровых структур невозможна без надежного методологического инструмента, каковым выступает анализ данных. Таким образом, переход к управлению образовательными процессами на основе объективных данных (data-driven) становится необходимым условием для обеспечения качества и персонализации, декларируемых в гуманитарной концепции экосистем, что обуславливает необходимость пересмотра традиционных подходов к педагогической деятельности.

В традиционной модели педагогическая деятельность базировалась на ограниченном эмпирическом наблюдении за образовательными результатами, поведенческими паттернами и иными характеристиками обучающихся. В условиях ЦОЭ каждое действие обучающегося фиксируется в форме цифрового следа, формируя массивы данных, требующие содержательной интерпретации. Констатируется формирование нового типа социальной реальности – общества, ориентированного на данные. В сфере образования данное явление проявляется в переходе от интуитивно-эмпирических моделей педагогического проектирования, основанных на субъективной оценке педагогической ситуации к управлению образовательными процессами на основе объективных данных. По мнению М. С. Шведовой и Е.С. Третьяковой «data-driven подход предоставляет возможность принимать решения на основе объективных данных, что минимизирует влияние субъективных факторов, …. аналитика данных может оптимизировать процессы планирования, организации и оценки» [8, с. 888]. Сложность структуры ЦОЭ превышает когнитивные возможности человека в части анализа и прогнозирования больших данных. Без применения алгоритмических средств образовательной аналитики представляется затруднительным получение целостной картины оценки эффективности учебного занятия, выполнения отдельных заданий (временные параметры, количество корректных ответов и ошибок, идентификация проблемных вопросов), уровня вовлеченности, мотивации, посещаемости, активности, а также параметров комфортности и безопасности учебной среды. Применение цифровых технологий, включая потенциал искусственного интеллекта, предоставляет педагогу возможность осуществления комплексной оценки данных и визуализации результатов анализа в систематизированном формате аналитических панелей (дашбордов), что обеспечивает основание для принятия обоснованных педагогических решений, корректировки учебных материалов и совершенствования методик обучения.

Исследователи НИУ ВШЭ рассматривают образовательную аналитику и data-driven подход в качестве методологической основы реализации персонализированного и адаптивного обучения, ориентированного на формирование компетенций, актуальность которых детерминирована практической применимостью, временными параметрами, действующими образовательными стандартами, направленным развитием потенциала обучающегося, а также его репрезентациями относительно целей обучения [5]. Учитывая указанный потенциал, образовательная аналитика трансформировалась из специализированной надстройки во встроенный функционал большинства современных образовательных платформ. Автоматизированная фиксация цифрового следа обучающегося фундаментально модифицирует профессиональную роль педагога: исключается необходимость ручного сбора и агрегации данных. Профессиональная задача педагога переориентируется на содержательную интерпретацию аналитических отчетов и трансляцию полученных данных в педагогические решения, направленные на корректировку индивидуальной образовательной траектории обучающегося.

На основе выявленных в ходе анализа данных фактов и закономерностей педагог получает возможность управления образовательным процессом и реализации корректирующих процедур.

Функциональная модель педагога в ЦОЭ
В условиях цифровизации интенсифицируются виды педагогической деятельности проектировочного, рефлексивного и трансформационного характера. На основе анализа данных педагог реализует полифункциональную роль (рис. 2): архитектора-проектировщика учебной среды, фасилитатора образовательных взаимодействий, оптимизатора ресурсов, инициатора инноваций и этико-нормативного регулятора полисубъектного образовательного пространства. Трансформация профессиональной позиции педагога от исполнителя к проектировщику требует переосмысления не только ролевой модели, но и функциональной структуры, посредством которой реализуется проектировочное действие с опорой на анализ данных. Обучение, основанное на данных, предполагает последовательную реализацию этапов сбора, анализа, обработки и интерпретации информации, а также выявление контекстуальных факторов для повышения качества образования.

Базовой функцией профессиональной деятельности выступает проектировочная. В педагогической науке проектирование традиционно определяется как процесс создания прототипа предполагаемого объекта; педагогическое проектирование – как моделирование представлений о будущей профессиональной деятельности. Педагогическое проектирование характеризуется как «процесс решения комплексной задачи, рассматриваемой с учетом взаимодействующих и взаимодополняющих аспектов социокультурного контекста, охватывающего социально-культурные, психолого-педагогические, технико-технологические и организационно-управленческие компоненты» [1, с. 398].

Учитывая многомерный характер педагогического проектирования, образовательная аналитика не может ограничиваться фиксацией академических результатов. Она должна представлять собой интегративную совокупность данных, отражающих взаимосвязанные аспекты образовательного процесса. В структуру комплексной аналитики образовательной экосистемы включаются следующие категории данных:
– социокультурные данные: информация о социальном окружении обучающегося (характер группового взаимодействия, роль в коллективе), степень вовлеченности родителей и социума в образовательный процесс, контекстуальные факторы, влияющие на обучение (культурные особенности, языковая среда, доступность ресурсов);
– психолого-педагогические данные: традиционные метрики успеваемости (оценки, результаты тестирования), рассматриваемые в динамике, показатели мотивации, вовлеченности и эмоционального состояния, данные об индивидуальной образовательной траектории и персональном прогрессе относительно зон ближайшего развития;
– технико-технологические данные: цифровой след обучающегося и педагога (действия на платформах, время онлайн, используемые инструменты), метаданные о доступности и исправности технического оборудования, эффективность применения цифровых сервисов для достижения педагогических целей;
 – организационно-управленческие данные: параметры тайм-менеджмента (соблюдение расписания, учебная нагрузка, темп прохождения программы), ресурсное обеспечение (использование библиотечных и лабораторных ресурсов), соответствие образовательного процесса нормативным требованиям и стандартам.

Рис. 2 – Функциональная модель педагога в ЦОЭ

 

Аналитика трансформируется из инструмента контроля знаний в инструмент комплексной диагностики образовательной системы. Педагог в роли проектировщика получает возможность принятия решений не только на основе результатов усвоения содержания («что усвоено»), но и с учетом условий, инструментов и социального контекста образовательного процесса, что требует интеграции разрозненных данных в единые аналитические панели, где показатели успеваемости коррелируют с психологическими профилями и организационными параметрами (рис. 3).

Рис. 3 – Проектирование ЦОЭ на основе анализа данных

 

Согласно З.З. Кириковой, О.В. Тарасюк, проектирование «во всех сферах человеческой деятельности становится универсальным деятельностным инструментом, позволяющим обеспечить ее системность, целеориентированность и результативность, гибкость и вариативность» [2, с. 116]. В контексте ЦОЭ и распространения технологий искусственного интеллекта, обеспечивающих обработку больших данных, данное определение расширяется: проектирование приобретает ориентацию на данные. Алгоритмы обработки данных позволяют педагогам визуализировать объективное поле проектирования (цели, содержание, методы, средства, взаимодействие, ожидаемые результаты) через призму аналитики успеваемости и вовлеченности. ИИ становится частью среды (рис. 1), ускоряя темпы развития технологий, повышение качества обработки данных, способствуя цифровой трансформации образования. ИИ выявляет закономерности, находит неожиданные связи и предлагает шаги, его уже используют для анализа данных. Все это делает инструменты и технологии ИИ незаменимым помощником педагога. На базе обнаруженных данных системы ИИ конструируют индивидуальные траектории обучения. Метрики данных характеризуют измеримость целей; адаптивные платформы выступают в качестве средств обучения; ожидаемые результаты прогнозируются алгоритмами предиктивной аналитики, позволяющей превентивную идентификацию проблем. Таким образом, проектировочная функция педагога проявляется в интеграции творческого компонента с системным анализом данных. Она трансформируется в стратегическую деятельность по конструированию образовательной реальности на основе PPCT-модели экосистемного подхода (процесс-персона-контент-время), обогащенной данными (рис. 4).

Рис. 4 – PPCT-модель экосистемного подхода

 

При этом «процесс» анализируется через активность обучающегося; «персона» профилируется через портфолио учебных достижений; «контекст» оценивается через доступность учебных ресурсов; «временные параметры» оптимизируются алгоритмами планирования. Применение алгоритмических средств расширяет операциональные возможности педагога. На основе данных педагог проектирует деятельность обучающегося в контексте его жизненной экосистемы, оценивая параметры микросистемы, мезосистемы, экзосистемы, макросистемы и хроносистемы. Каждый уровень экосистемы генерирует специфический тип данных. ИИ в данном случае выступает инструментом обработки указанных массивов, прогнозируя риски и рекомендуя оптимальные траектории на основе эмпирических данных. Уровневая архитектура образовательной экосистемы представляет собой динамическую структурную основу, подлежащую постоянной рефлексивной коррекции в ответ на изменение запросов, отслеживаемых посредством анализа данных.

С проектировочной функцией коррелирует интегративная функция педагога, обусловленная необходимостью контекстуализации содержания на основе данных об обучении. Конфигурация образовательной экосистемы обретает педагогическую значимость при включении учебного материала в личностные контексты обучающихся, выявленные через анализ цифрового следа. Профессиональная задача педагога трансформируется от трансляции информации к установлению связей между знаниями и жизненным опытом, ценностными ориентациями обучающегося. Интеграция алгоритмических средств создает предпосылки для автоматизации рекомендаций контента: системы машинного обучения выявляют латентные взаимосвязи между предпочтениями обучающихся и учебными материалами. Данная интеграция, основанная на глубокой аналитике поведенческих паттернов и интересов, способствует трансформации абстрактного знания в личностно значимый опыт, повышению внутренней мотивации и формированию смысловой базы для дальнейшего образовательного взаимодействия.

Реализация интегрированного содержания требует поддержки со стороны фасилитационной функции, предполагающей модернизацию экосистемы на основе оперативной информации. В условиях ЦОЭ педагог трансформирует позицию «транслятора знаний» в позицию модератора образовательного взаимодействия, организующего продуктивную коммуникацию между участниками среды. Как отмечает Л.Ю. Монахова и коллеги, «фасилитатор не дает ответы, а задает вопросы, стимулирующие рефлексию, критическое мышление и исследовательскую активность. Он помогает учащимся формулировать цели, планировать траекторию обучения, оценивать результаты и корректировать действия» [4, с. 81]. Аналитика данных обеспечивает адресность данной функции, реализуя диагностический уровень анализа. Педагог получает возможность идентификации обучающихся, испытывающих затруднения, выявления детерминирующих факторов и осуществления точечного педагогического вмешательства. Анализ данных системы мониторинга в реальном времени сигнализирует о снижении активности, типичных ошибках, выступая триггерами для корректирующих действий, что обеспечивает своевременную поддержку и переосмысление ошибки как ресурса рефлексивного развития.

Эффективность взаимодействия в образовательной экосистеме детерминирована реализацией оптимизационной функции педагога, характеризующей управление ресурсами на основе метрик эффективности. Педагогическая деятельность требует соблюдения принципов рациональности и валеологичности. Внедрение алгоритмических процедур создает предпосылки для снижения избыточной нагрузки за счет автоматизации обработки рутинных операций (валидация тестов, учет посещаемости), что способствует сохранению психофизиологического благополучия педагога и обучающихся. Высвобожденные за счет автоматизации ресурсы перенаправляются на решение творческих и коммуникативных задач, «чтобы педагоги смогли сосредоточить основное внимание непосредственно на задачах образовательного процесса и личном взаимодействии с обучающимися» [7, с. 24].

Балансом технологической рациональности выступает рефлексивно-диагностическая функция педагога, предполагающая глубокий анализ деятельности по совокупности критериев, включая этическую и технологическую составляющие, верифицированные данными. Анализ данных выполняет рефлексивную функцию, обеспечивая объективизацию оценки профессиональной деятельности на основе результатов обучающихся и применяемых подходов. Рефлексия приобретает непрерывный характер; на ее основе формируются корректирующие решения и выдвигаются исследовательские гипотезы относительно эффективности методик на основе статистических закономерностей. Данная функция выступает ключевым фактором устойчивости профессиональной деятельности и служит основанием для генерации инноваций на основе обратной связи. Рефлексивно-диагностическая активность обусловливает появление инновационной функции, направленной на адаптацию образовательного процесса к изменяющимся внешним условиям, фиксируемым в данных. Педагог выступает инициатором трансформаций: внедряет новые методики, технологии и форматы взаимодействия, опираясь на выявленные дефициты и потребности. При этом инновации обосновываются принципами человекосообразного развития, а не имплементацией технологий как самоцели. Реализация данной функции требует четкого ценностного фундамента, что актуализирует необходимость этико-нормативной функции, которая задает ориентиры для всей системы, обеспечивая ценностную регуляцию работы с данными. В контексте использования ИИ указанная функция приобретает критическую значимость, поскольку данные демонстрируют корреляционные связи, но не всегда выявляют причинно-следственные зависимости и лишены человеческого контекста. Алгоритм может зафиксировать факт неуспеваемости, но не всегда способен учесть жизненные обстоятельства обучающегося. Педагог формирует нормативную среду, осуществляя фильтрацию данных, гарантируя защиту персональных данных и контроль алгоритмической справедливости. Именно педагог обеспечивает человекосообразность цифровой образовательной экосистемы в эпоху алгоритмического управления, реализуя модель обучения, основанного на данных, где данные расширяют описание педагогической ситуации и обеспечивают основание для принятия обоснованных решений. Замыкая контур функций педагога в проектировании образовательной экосистемы, этико-нормативная функция определяет новые координаты развития экосистемы и обеспечивает цикличность саморазвития.

Таким образом реализуется принцип спирального развития экосистем. В экосистемном симбиозе (таблица 1) ИИ обеспечивает вычислительную мощность и выявление латентных смыслов, зависимостей и закономерностей, тогда как педагог сохраняет функции смысловой интерпретации и этической оценки, обеспечивая устойчивую трансформацию профессиональной деятельности на основе рекурсивного управления данными. ИИ расширяет операциональные возможности педагога, но не замещает его профессиональную ответственность и педагогическое суждение. Данные выступают связующим элементом и средством верификации корректности педагогических решений.

Таблица 1 – Симбиоз ИИ и педагога в анализе данных

Искусственный интеллект

Педагог

Сбор и кластеризация данных

Смысловая интерпретация результатов

Выявление зависимостей и корреляций

Контекстуализация и причинный анализ

Предиктивная аналитика и прогнозы

Этическая оценка и принятие решений

Автоматизация рутинных операций

Творческое проектирование и фасилитация


Искусственный интеллект как средство обработки и анализа данных не замещает педагога, а принимает на себя вычислительные операции сбора, кластеризации и предиктивной аналитики, в то время как педагог сохраняет функции смысловой интерпретации, контекстуализации и этической оценки. Приоритетной задачей становится развитие у педагогов цифровой компетентности в части работы с данными: способности интерпретировать аналитические панели, критически оценивать рекомендации алгоритмов и использовать метрики образовательной аналитики для своевременного педагогического вмешательства и корректировки действий в целях повышения академической успеваемости и психологического благополучия участников образовательного процесса.

Заключение
Таким образом, мы констатируем, что проектирование образовательной экосистемы в условиях цифровизации требует принципиально нового методологического основания, в котором данные выступают не вспомогательным инструментом, а системообразующим ресурсом педагогического принятия решений. Многокомпонентность и динамичность образовательных экосистем делают традиционные методы педагогического наблюдения недостаточными для обеспечения их эффективного функционирования; в этой связи анализ данных с применением алгоритмических средств и технологий искусственного интеллекта представляет собой наиболее релевантный подход к исследованию и управлению такими системами. На этой основе разработана и охарактеризована функциональная модель педагога в ЦОЭ, включающая семь взаимосвязанных функций: проектировочную, интегративную, фасилитационную, оптимизационную, рефлексивно-диагностическую, инновационную и этико-нормативную. Реализация данной модели предполагает не замещение педагога технологиями, а формирование симбиотического взаимодействия, при котором искусственный интеллект обеспечивает вычислительную обработку больших массивов данных, выявление закономерностей и предиктивное моделирование, тогда как педагог сохраняет за собой функции смысловой интерпретации, контекстуализации результатов, этической оценки и принятия ответственных педагогических решений. Практическая значимость исследования заключается в том, что предложенная модель задает ориентиры для модернизации системы профессиональной подготовки педагогов: приоритетными направлениями становятся формирование цифровой компетентности в части работы с образовательной аналитикой, развитие навыков data-driven проектирования и укрепление ценностно-этического фундамента профессиональной деятельности. Таким образом, содержание педагогического проектирования в условиях цифровизации определяется посредством обогащения PPCT-модели экосистемного подхода (процесс–персона–контекст–время) данными образовательной аналитики.

Проектирование рассматривается как циклический процесс рекурсивного управления экосистемой (сбор данных → интерпретация → решение → коррекция), где каждый уровень экосистемы (от микро- до макросистемы) генерирует специфический тип данных для оптимизации образовательных траекторий.

Литература:
1. Бороненко Т. А., Федотова В. С. Концептуальная модель процесса профессиональной подготовки учителя информатики к педагогическому проектированию в цифровой образовательной среде // Педагогика. Вопросы теории и практики. 2023. Т. 8. № 4. С. 396–406. DOI: https://doi.org/10.30853/ped20230063.
2. Кирикова З. З., Тарасюк О. В. Педагогическое проектирование в контексте социального проектирования // Образование и наука. 2003. № 3. С. 116-130.
3. Мансурова С. Е. Феномен цифровых и образовательных экосистем: гуманитарный контекст // Ценности и смыслы, 2021. №6. С. 62-73. DOI: 10.24412/2071-6427-2021-6-62-73.
4. Монахова Л. Ю., Рябоконь Е. А., Цымбалюк Л. Н. Фасилитатор образовательного процесса в цифровую эпоху: роль, компетенции, поддержка // Человек и образование. 2025. №3(84). С. 77–89. DOI: https://doi.org/10.54884/1815-7041-2025-84-3-77-89.
5. Образовательная аналитика: управление образовательной организацией и создание контента на основе данных / под науч. ред. М. Б. Свердлова; Е. В. Вербицкий, А. В. Конобеев, А. И. Крецу, В. Д. Стриканов; Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», Институт образования. М.: НИУ ВШЭ, 2021. 65 с.
6. Сулейманкадиева А. Э., Петров М. А., Александров И. Н. Цифровая образовательная экосистема: генезис и перспективы развития онлайн-образования // Вопросы инновационной экономики. 2021. № 11(3). С. 1273–1288.
7. Федотова В. С. Цифровая образовательная среда как результат цифровой трансформации образования // Информация и образование: границы коммуникаций. 2020. № 12(20). С. 22–26.
8. Шведова М. С., Третьякова Е. С. Применение data-driven подхода в управлении мероприятиями в образовательных организациях // Вестник Академии знаний. 2025. № 4(69). С. 888–896.
ВОПРОСЫ И КОММЕНТАРИИ
Система комментирования SigComments
Made on
Tilda