Эффективность стратегий промт-инжиниринга в генерации математического образовательного контента: экспериментальное исследование

Abstract

В статье представлены результаты исследования проблемы генерации качественного образовательного контента по математической грамотности для школьников 5-х классов с использованием генеративного искусственного интеллекта. Проблема обусловлена дефицитом адаптивных заданий, соответствующих стандартам, и ограничениями искусственного интеллекта (галлюцинации, невоспроизводимость). Цель - оценить эффективность авторской стратегии промт-инжиниринга для генерации педагогически релевантных и возрастно-адекватных задач. Методология. Использованы системный и деятельностный подходы. Применены методы анализа опыта применения искусственного интеллекта в образовании, экспериментальной генерации задач с гибридной стратегией промт-инжиниринга (Few-Shot Learning + Chain-of-Thought + Role Prompting) на базе ChatGPT-4o, экспертной оценки (10 учителей математики, стаж ≥ 12 лет) и статистической обработки данных (коэффициент Коэна κ, средние значения µ). Верификация включала генерацию задач в новом контексте (аэропорты) и оценку по критериям адекватности, соответствия возможностям учащихся и сложности. Результаты. Основные результаты заключаются в успешной апробации стратегии, обеспечившей генерацию структурно согласованных задач (κ = 0,82). Подчеркивается критическая значимость техники Chain-of-Thought для создания многошаговых заданий. Авторами отмечается двойная функциональность задач (обучение и диагностика). Эксперимент подтвердил высокую экспертную оценку адекватности (µ = 4,81), соответствия формата (µ = 4,77) и полноты описания (µ = 4,82). Выявлено ограничение по сложности терминологии для части задач. Заключение. Делаются выводы о высокой эффективности комбинированной стратегии промт-инжиниринга для генерации задач для развития математической грамотности учащихся и ее потенциале для интеграции в цифровые платформы. Для внедрения требуется оптимизация лингвистической адаптации и разработка конвейера валидации.