Developing Data Visualization Skills in Future Biology Teachers Using Artificial Intelligence
Year: 2025
Type: article
Study design: Clinical Trial
Abstract: This study investigates the potential of integrating artificial intelligence (AI) tools to enhance the visual literacy of preservice biology teachers. Visual literacy – the ability to interpret and create effective scientific visuals – is vital for modern biology education, yet it remains underrepresented in teacher preparation programs. The research has both theoretical and practical importance. From a theoretical perspective, it draws on multimedia learning and cognitive load theory, highlighting how AI can support learners in creating clear and scientifically accurate representations. Practically, it demonstrates that AI-assisted reduces technical barriers and encourages preservice teachers to design engaging and pedagogically meaningful infographics. The study was conducted with 48 second-year biology teacher education students at Abai Kazakh National Pedagogical University. The design included three stages: baseline assessment, intervention through AI features, and post-assessment. Visual literacy was evaluated on scientific accuracy, clarity, creativity, and interpretation. Statistical analysis (paired-sample t-tests, Cohen’s d) confirmed moderate but significant improvements across all criteria. Findings support the hypothesis that AI-assisted training enhances visual literacy, though continued pedagogical guidance is essential for long-term impact. The study’s practical significance lies in equipping future biology teachers with digital and design skills necessary for effective classroom communication. Бұл зерттеуде болашақ биология мұғалімдерінің визуалды сауаттылығын арттыру мақсатында жасанды интеллект (ЖИ) құралдарымен ұштастыра қолдану мүмкіндігі қарастырылады. Визуалды сауаттылық – ғылыми визуализацияларды тиімді түсіндіру және жасау қабілеті – қазіргі биологиялық білім беруде шешуші рөл атқарады, алайда педагогтарды даярлау бағдарламаларында әлі де жеткілікті деңгейде дамымаған. Жұмыстың теориялық та, практикалық та маңызы бар. Теориялық тұрғыда ол мультимедиялық оқыту және когнитивтік жүктеме теориясына сүйеніп, ЖИ студенттерге анық әрі ғылыми тұрғыда дәл визуализация жасауға қалай көмектесе алатынын көрсетеді. Практикалық тұрғыда зерттеу ЖИ қолданудың техникалық кедергілерді азайтып, студенттердің көрнекі әрі педагогикалық тұрғыдан мәнді инфографика жасауына ықпал ететінін дәлелдейді. Эксперимент Абай атындағы Қазақ ұлттық педагогикалық университетінің биология бағытындағы екінші курсында оқитын 48 студент арасында жүргізілді. Зерттеу дизайны үш кезеңнен тұрды: бастапқы тестілеу, ЖИ қолдана отырып оқыту және қорытынды бағалау. Визуалды сауаттылық ғылыми дәлдік, анықтығы, креативтілігі және интерпретациясы бойынша бағаланды. Статистикалық талдау (жұпталған t-тест, Коэннің d көрсеткіші) барлық критерий бойынша орташа, бірақ мәнді жақсару бар екенін көрсетті. Нәтижелер ЖИ қолдану арқылы оқыту визуалды сауаттылықты дамытуға ықпал ететінін растады, алайда ұзақ мерзімді әсерге жету үшін тұрақты педагогикалық қолдау қажет. Зерттеудің практикалық құндылығы – болашақ биология мұғалімдерін сыныпта тиімді коммуникацияға мүмкіндік беретін цифрлық және дизайндық дағдылармен қамтамасыз етуінде. В исследовании рассматривается возможность использования инструментов искусственного интеллекта (ИИ) для повышения визуальной грамотности будущих учителей биологии. Визуальная грамотность – умение интерпретировать и создавать эффективные научные визуализации – имеет решающее значение для современного биологического образования, однако в программах подготовки педагогов она по-прежнему недостаточно развита. Работа имеет как теоретическую, так и практическую значимость. Теоретически она опирается на теорию мультимедийного обучения и когнитивной нагрузки, показывая, как ИИ может поддерживать студентов в создании ясных и научно корректных визуализаций. Практически исследование демонстрирует, что использование ИИ снижает технические барьеры и способствует созданию студентами наглядных и педагогически значимых инфографик. Эксперимент был проведён среди 48 студентов второго курса биологического направления подготовки в Казахском национальном педагогическом университете имени Абая. Дизайн включал три этапа: исходное тестирование, обучение с применением ИИ, а также итоговую оценку. Визуальная грамотность оценивалась по критериям научной точности, ясности, креативности и интерпретации. Статистический анализ (t-тест для связанных выборок, d Коэна) показал умеренное, но значимое улучшение по всем критериям. Результаты подтверждают гипотезу о том, что обучение с применением ИИ способствует развитию визуальной грамотности, хотя для долгосрочного эффекта требуется постоянное педагогическое сопровождение. Практическая ценность исследования заключается в оснащении будущих учителей биологии цифровыми и дизайнерскими навыками для эффективной коммуникации в классе.
Authors: A.A. Orazbek, M.B. Amanbaeva, K.B. Tlegenova
Institution: Abai Kazakh National Pedagogical University
Language: English
Subfield: Information Systems
Field: Computer Science
Domain: Physical Sciences
SDG: Quality education
Open Access status: bronze
OpenAlex ID: W7117552891