Learning the basics of artificial intelligence in high school computer science classes
DOI:
https://doi.org/10.28925/2312-5829/2024.4.3Keywords:
artificial intelligence, computer science, secondary school, high school students, thematic planAbstract
Abstract. The article investigates the issue of generative AI technologies in high school computer science classes. The purpose of the study was to develop a methodology for studying AI in high school. For this purpose, a comprehensive analytical approach was applied, including such methods as analysis of regulatory documents, review of scientific literature and Internet sources, synthesis and interpretation of data, and critical analysis. The authors analyzed computer science curricula for grades 10 and 11, standard and advanced level textbooks, as well as scientific publications by Ukrainian and foreign scholars. Findings indicate that artificial intelligence is not addressed as a standalone curriculum topic but is integrated into broader modern information technology topics, and textbooks primarily provide a general introduction to AI concepts, basic principles, and applications rather than emphasizing practical use. Based on the analysis of scientific research, it is concluded that there is insufficient coverage of the problems of teaching artificial intelligence technologies in high school computer science classes, in particular, there are no clear indications of the content, plan, sequence of studying artificial intelligence technologies, etc. In general, there is no consistent program for studying artificial intelligence in high school. With this in mind, the authors analyzed English-language resources for teaching artificial intelligence. The study of these resources, in turn, allowed authors to develop methodological recommendations for the study of artificial intelligence technologies in computer science classes in grades 10 and 11. The methodological recommendations are presented in the article in two thematic plans: one for grade 10 and one for grade 11, each containing a list of topics (six for grade 10 and ten for grade 11) and links to relevant instructional resources. The methodology is a comprehensive approach designed for two years of study and aimed at gradually deepening students' knowledge and skills. It allows students not only to gain in-depth theoretical knowledge of artificial intelligence, but also to develop practical skills in its use, and promotes ethical understanding and critical thinking about artificial intelligence technologies
Downloads
References
Sabuncuoglu A. Designing one year curriculum to teach artificial intelligence for middle school. ACM conference on Innovation and technology in computer science education : proceedings, New York, 15–19 June 2020. New York, 2020. P. 96–102. https://doi.org/10.1145/3341525.3387364.
Martins R. M., von Wangenheim C. G., Rauber M. F., Hauck J. C. Machine learning for all! – introducing machine learning in middle and high school. International Journal of Artificial Intelligence in Education. 2024. Vol. 34, No. 2. P. 185–223.
Chiu T. K. F., Meng H., Chai C.-S. , King I., Wong S., Yam Y. Creation and Evaluation of a Pretertiary Artificial Intelligence (AI) Curriculum. IEEE Transactions on Education. 2022. Vol. 65, No. 1. P. 30–39. https://doi.org/10.1109/TE.2021.3085878.
Валько Н., Тиніна А. Вивчення основ штучного інтелекту в шкільному курсі інформатики. Information Technologies in Education. 2022. Вип. 50. С. 59–69.
Кривонос М. О., Кривонос О. М. Застосування ChatGPT у процесі навчання програмуванню в школі. Комп'ютерні ігри та мультимедіа як інноваційний підхід до комунікації –2023: мат. III Всеукр. наук.-тех. конф. молодих вчених, аспірантів і студентів, м. Одеса, 28–29 жовтня 2023 р., Одеса, 2023. С. 193–195.
Осадча К.П. Компетентність у сфері штучного інтелекту: визначення та структура. Штучний інтелект у науці та освіті (AISE 2024): мат. міжнародної наукової конференції, м. Київ, 1–2 березня 2024 р. Київ, 2024. С. 386–389.
Присяжнюк О. В., Лупан І. В., Кнідзе М. І. Використання візуалізації мурашиного алгоритму для дослідження елементів штучного інтелекту у шкільному курсі інформатики. Наукові записки. Серія: Проблеми природничо-математичної, технологічної та професійної освіти. 2023. 1. С. 29–34. https://doi.org/10.32782/cusu-pmtp-2023-1-4.
“Інформатика”. Навчальна програма вибірково-обов’язкового предмету для учнів 10-11 класів загальноосвітніх навчальних закладів (рівень стандарту). Чинна з 1 вересня 2018 року. URL: https://informatik.pp.ua/kabinet/programi/10-11-klasy/programa-informatyka-10-11-klas-riven-standartu-2018 (дата звернення: 12.10.2024).
“Інформатика”. Навчальна програма для 10-11 класів (профільне навчання). Чинна з 1 вересня 2018 року. URL: https://informatik.pp.ua/kabinet/programi/10-11-klasy/programa-informatyka-10-11-klas-profilnyi-riven-2018 (дата звернення: 12.10.2024).
Ривкінд Й. Я., Лисенко Т. І., Чернікова Л. А., Шакотько В. В. Інформатика (рівень стандарту). Підручник для 10 (11) класу закладів загальної середньої освіти. Київ: Видавництво “Генеза”, 2018. 144 c.
Морзе Н. В., Барна О. В. Інформатика (рівень стандарту). Підручник для 10 (11) класу закладів загальної середньої освіти. Київ: Вид-во “Оріон”, 2019. 240 c.
Руденко В. Д., Речич Н. В., Потієнко В. О. Інформатика (профільний рівень). Підручник для 10 класу закладів загальної середньої освіти. Харків: Видавництво “Ранок”, 2019. 256 c.
Бондаренко О. О., Ластовецький В. В., Пилипчук О. П., Шестопалов Є. А. Інформатика (рівень стандарту). Підручник для 10 (11) класу закладів загальної середньої освіти. Харків: Видавництво “Ранок”, 2019. 176 c.
Руденко В. Д., Речич Н. В., Потієнко В. О. Інформатика (рівень стандарту). Підручник для 10 (11) класу закладів загальної середньої освіти. Харків: Видавництво “Ранок”, 2019. 160 c.
Співак Л. І., Шмигер Г. П. Педагогічні аспекти використання штучного інтелекту в школі. Сучасні цифрові технології та інноваційні методики навчання: досвід, тенденції, перспективи : мат. XIІІ Міжнар. наук.-практ. інтернет-конференції, м. Тернопіль, 5 квітня 2024 р. Тернопіль: ТНПУ ім. В. Гнатюка, 2024. C. 247–250.
Tedre M. et al. Teaching Machine Learning in K–12 Classroom: Pedagogical and Technological Trajectories for Artificial Intelligence Education. IEEE Access. 2021. Vol. 9. P. 110558–110572. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2021.3097962.
Lee I., Ali S., Zhang H., DiPaola D., Breazeal C. Developing Middle School Students' AI Literacy. ACM Technical Symposium on Computer Science Education (SIGCSE '21) : proceedings, New York, 13–20 March 2021. New York, 2021. P. 191–197. https://doi.org/10.1145/3408877.3432513.
Nisheva-Pavlova M. M. AI Courses for Secondary and High School – Comparative Analysis and Conclusions. CEUR Workshop Proceedings. 2021. Vol. 3061. P. 9–16.
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2024 Educological discourse
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Автори зберігають за собою всі авторські права та одночасно надають журналу право першої публікації на умовах лізенції Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Unported License, що дозволяє розповсюджувати даний матеріал із зазначенням авторства та первинної публікації в даному журналі.
