Нейросетевая технология развития изобретательских компетенций учащихся: применение цифровых двойников и алгоритмов машинного обучения
https://doi.org/10.32517/0234-0453-2025-40-4-76-86
Аннотация
В статье представлен статистический анализ данных, полученных в ходе исследования эффективности технологии развития детского изобретательства, интегрированной с цифровыми инструментами, как метода формирования креативности и нравственных качеств учащихся. Данные были получены в ходе эксперимента, в котором приняли участие 480 школьников и 270 студентов инженерных специальностей. Основой методологии стало применение обучающих нейросетей и цифровых двойников для моделирования изобретательской деятельности. Анализ показал в экспериментальной группе существенный прирост исследуемых показателей: креативности — на 28 %, доли высокого уровня изобретательности — с 12 %до 38 %, приоритета нравственных мотивов — с 28 %до 56 %. В ходе исследования построены математические модели — динамики креативности (логистическая) и изобретательности (экспоненциальная). Определены ключевые предикторы эффективности технологии: интенсивность применения нейросети, вовлеченность в виртуальное моделирование, объем цифровых артефактов, совокупно объясняющие до 61 % дисперсии в развитии способностей. Выявлена гендерная специфика: у юношей сильнее выражен прирост пространственного и технического мышления, у девушек — социальной направленности и коммуникативных навыков. В результате кластерного анализа были выявлены три типологические группы учащихся: «Новаторы», демонстрирующие максимально высокие значения исследуемых параметров, «Практики» с умеренно выраженными показателями креативности и изобретательности, «Консерваторы» с относительно низким уровнем креативности и изобретательности. Результаты исследования будут полезны для развития теории способностей и могут служить основой для разработки персонализированных программ поддержки научно-технического творчества.
Ключевые слова
Об авторах
С. А. НовоселовРоссия
Новоселов Сергей Аркадьевич, доктор пед. наук, профессор, профессор кафедры теории и методики воспитания культуры творчества, директор, Институт педагогики и психологии детства
Екатеринбург
Л. С. Попова
Россия
Попова Лидия Сергеевна, зам. директора, Институт педагогики и психологии детства
Екатеринбург
П. А. Иванов
Россия
Иванов Павел Андреевич, ст. преподаватель кафедры теории и методики воспитания культуры творчества, Институт педагогики и психологии детства
Екатеринбург
Список литературы
1. Еровенко В. Н. Детское техническое творчество в современных условиях. Проблемы современного педагогического образования. 2017;(57-5):68-75. EDN: ZWZUXT.
2. Терехова А. В., Терехов К. С. Моделирование экспери¬мента в детском изобретательстве (на примере цифровой лаборатории образовательной среды «ТРИЗОБРЕТАТЕЛЬ»). Балтийский гуманитарный журнал. 2020;9(4(33)):175- 178. EDN: MOUCYT. DOI: 10.26140/bgz3-2020-0904-0044.
3. Арбузов С. С., Балабанов З. А. Развитие и диагностика изобретательского мышления у детей младшего школьного возраста на занятиях по робототехнике. Педагогическое образование в России. 2024;(6):92-102. EDN: VVXBBE.
4. Новоселов С. А., Попова Л. С. АС-технология комплексного развития творческих способностей детей. Дошкольное воспитание. 2023;(8):18-22. EDN: OQEAPW.
5. Белолуцкая А. К., Воробьева И. И., Шиян О. А., Зададаев С. А., Шиян И. Б. Условия для развития творческих способностей ребенка: результаты апробации инструмента оценки качества образования в детском саду. Современное Дошкольное образование. 2021;(2(104)):12-30. EDN: BAUWDK. DOI: 10.24411/1997-9657-2021-10096.
6. Rimm S. B., Siegle D. B., Davis G. A. Education of the gifted and talented. Boston, Pearson; 2018. 460 p.
7. Зуев П. В., Новоселов С. А., Шамало Т. Н. Физический эксперимент как средство развития способностей младших школьников к изобретательству в условиях сетевого взаимодействия семьи и школы. Педагогическое образование в России. 2024;(6):76-91. EDN: LZGWJE.
8. Занаев С. З., Иванов И. А., Доржиев С. С., Базарова Е. Г. Из истории развития технического творчества и изобретательства как основы политехнического образования. Школа и производство. 2016;(8):54-59. EDN: XESAVD.
9. Замятина О. М., Денчук Д. С., Садченко В. О. Инженерное изобретательство как основной компонент подготовки технических специалистов. Современные проблемы науки и образования. 2014;(5):106. EDN: SZVJAV.
10. Дьячковский М. Р. Развитие технического творчества как психолого-педагогическая проблема исследования. Современные проблемы лингвистики и методики преподавания русского языка в ВУЗе и школе. 2022;(40):113-120. EDN: JRQRLH.
11. Бучацкий А. И., Антюхов В. А. Элементы ТРИЗ- педагогики в процессе подготовки будущих инженеров. Вестник Приднестровского университета. Серия: Гуманитарные науки. 2022;1(70):109-119. EDN: YYHZSC.
12. Швачко Е. В., Шварева И. А. Развитие творческой активности и креативности студентов колледжа методами ТРИЗ-педагогики. Инновационное развитие профессионального образования. 2022;(3(35)):44-55. EDN: BQTFZW.
13. Перескокова Т. А., Соловьев В. П. От педагогики «научения» к педагогике «возможностей». Alma Mater (Вестник высшей школы). 2019;(9):18-26. EDN: KKQDBE. DOI: 10.20339/AM.09-19.018.
14. Комарова Э. П. Моделирование изобретательских умений как основа проектной деятельности в контексте трудового воспитания. Перспективы науки. 2024;8(179):147- 150. EDN: UVTJGU.
15. Юрченко Т. А., Харченко С. С. Применение нейросетей как кластера школьной онлайн-среды для повышения качества образования посредством виртуального клуба педагогов. Кубанская школа. 2025;1(77):23-28. EDN: NYXPDN.
16. Петров М. А., Усков В. В. Анализ динамики изобретательской активности в РФ в части развития технологий информационного моделирования. Экономика и управление: проблемы, решения. 2024;5(5(146)):205-210. EDN: BUJUOU. DOI: 10.36871/ek.up.p.r.2024.05.05.027.
17. Корнилов В. С., Закова А. С. Виртуальная реальность: возможности моделирования культурной среды для изучения иностранных языков. Вестник МГПУ. Серия: Информатика и информатизация образования. 2024;1(67):117-123. EDN: WLUDZL. DOI: 10.25688/2072¬9014.2024.67.1.11.
18. Прохорова М. П., Кутепова Л. И. Возможности использования нейросетей для подготовки студентов к проектной деятельности. Проблемы современного педагогического образования. 2024;(84-2):309-312. EDN: YCPBKE.
19. Фомин Н. И., Летавин Д. А., Миронова Л. И. Обо¬снование разработки сервиса для обеспечения изобретательской деятельности студентов университета. Перспективы науки. 2023;(5(164)):184-190. EDN: QIEJTS.
20. Hamilton D., McKechnie J., Edgerton E., Wilson C. Immersive virtual reality as a pedagogical tool in education: A systematic review of the literature. British Journal of Edu¬cational Technology. 2021:52(4):1494-1513. DOI: 10.1111/ bjet.13139.
21. Колыхматов В. И. Развитие системы непрерывного педагогического образования в условиях цифровизации образования. Человек и образование. 2018;(4(57)):118-121. EDN: YXTORF.
22. Радаева И. С., Носова Т. М. Формирование нравственных качеств личности младших школьников в условиях цифровизации образования. Профессиональная ориентация. 2024;(4-2):67-71. EDN: EOCZSI.
Рецензия
Для цитирования:
Новоселов С.А., Попова Л.С., Иванов П.А. Нейросетевая технология развития изобретательских компетенций учащихся: применение цифровых двойников и алгоритмов машинного обучения. Информатика и образование. 2025;40(4):76-86. https://doi.org/10.32517/0234-0453-2025-40-4-76-86
For citation:
Novoselov S.A., Popova L.S., Ivanov P.A. Neural network technology for developing students’inventive competencies: Application of digital twins and machine learning algorithms. Informatics and education. 2025;40(4):76-86. (In Russ.) https://doi.org/10.32517/0234-0453-2025-40-4-76-86























