Развитие человека определяется средой, в которой он живет и развивается. Для учащихся такой средой, во многом определяющей социальные установки будущего члена общества, становится образовательная среда.
«Образовательная среда представляет собой систему влияний и условий формирования личности по заданному образцу, а также возможностей для ее развития, содержащихся в социальном и пространственно-предметном окружении» (В.А. Ясвин Образовательная среда: от моделирования к проектированию). Именно важностью влияния среды на развитие ребенка обусловлены многочисленные исследования и поиск методов диагностики векторов ориентированности образовательной среды и безопасности ее воздействия на учащихся.
21 век – эпоха развития мировой цифровой среды обитания, и в образовании все больше говорят о создании цифровой образовательной среды (ЦОС), которая должна представлять некоторую системную комбинацию общедоступных цифровых образовательных ресурсов (ЦОР), платформ и административных приложений. Вследствие очень быстрого развития цифровизации экономики точное определение состава ЦОС, ее инструментария, как и разработка методик диагностики влияния ЦОС на обучающихся, серьезно отстает от требований времени. Поэтому понятен интерес множества исследователей к этой теме. Вот и мы в 169-ой школе Санкт-Петербурга в рамках опытно-экспериментальной работы выбрали тему, связанную с выявлением факторов влияния ЦОС и электронного обучения на социальные установки учащихся. Нам крайне интересна эта тема, так как одним из главных направлений работы является именно разработка цифровых ресурсов для образования, наборов по электронике и робототехнике, учебных пособий по креативному программированию, а также исследование новых цифровых технологий и их образовательного потенциала (аддитивные технологии, иммерсивные технологии и т.д.)
Анализ материалов современных исследований (краткая выборка результатов доступна по ссылке - https://clck.ru/32iNEM) показал, что большей частью изучается влияние цифровой среды на здоровье учащихся. Но, хоть эти воздействия в значительной мере и коррелируются с формированием социальных установок, тем не менее нас интересовали серьезные научные исследования в области влияния цифрового пространства на мыслительные процессы, психические функции и социальные установки, а таковых оказалось катастрофически мало, и они явно запаздывают с прогнозированием результатов и введением коррективов в общественное потребление цифрового контента.
ЦОС и социальные установки обучающихся.
Попробуем обобщить и свести к краткому виду результаты исследования.
ЦОС и ее отдельные компоненты (сетевые образовательные ресурсы, соцсети и ВКС, электронные учебники и цифровые модули) для формирования положительных социальных установок обучающихся должны отвечать следующим критериям.
-
Обеспечивать информационную и медицинскую безопасность участников образовательного процесса.
В данном случае сложно разделить информационную безопасность и здоровьесберегающие технологии. Это приводит к необходимости использования ЦОС, построенной (в идеале) на серьезных механизмах идентификации пользователя и имеющей в своем составе средства контроля общего времени работы с ресурсами, возможностей по администрированию различных форм организации работы (индивидуальной, групповой). Все более актуальны средства биометрического контроля пользователей. К сожалению, отечественная система централизованного построения ЦОС и администрирования образовательных процессов в настоящее время отсутствует. Преподавателям приходится самостоятельно комбинировать различные электронные ресурсы, что, в условиях отсутствия централизации и учета, приводит к тому, что ученики получают задания из разных цифровых образовательных источников, при этом время работы с ними может значительно превышать разумные нормы. Необходимость регистрации на многочисленных ресурсах, «сидение перед компьютером» (часто не обоснованное с точки зрения целесообразности) приводит к обратному эффекту, негативно сказываясь на восприятии цифрового контента и дистанционного образования в целом. Как текущая альтернатива – создание системы администрирования и учета использования ресурсов силами самой образовательной организации. Мы, например, используем такую систему на основе комбинации Google Workspace for Education (пока это возможно), Сферум, и ряда образовательных платформ (РЭШ, Яндекс.Учебник, Uchi.ru и др.) Можем точно сказать, что соблюдение информационной и медицинской безопасности участников образовательного процесса в таком варианте отнимает чрезмерно много времени и сил. Ждем адекватного централизованного решения для образования. Время уже настало.
-
Обеспечивать возможность организации различных форм взаимодействия участников образовательного процесса.
Решая вопросы, связанные с развитием социальных установок обучающихся, периодически сталкиваешься с необходимостью поработать над социализацией, научить обучающихся работать в различных по характеру комплектования группах, подчиняться или руководить разными аспектами деятельности. Современные средства ЦОС должны обеспечивать такие возможности. Понятно, что требуется и обучение педагогов отбору и применению таких технологий. Пример: технологии 3D-печати и прототипирования отлично вписываются в концепцию ЦОС, так как позволяют организовать массу вариантов взаимодействия в рамках проектных и учебных работ. Как вариант – проект создания робота-художника (рис.1), в котором одна группа детей занимается разработкой и печатью несущих конструкций, другая – на плате прототипирования создает электронную схему, третья – программирует поведение.
Рисунок 1. Проект "Робот-художник"
Особенность проекта: группы могут быть вообще из разных классов, разного возраста. Кросс-возрастные проекты в целом имеют огромный потенциал по развитию социализации обучающихся и формированию соответствующих установок.
Примером более распространенной технологии для включения в ЦОС является технология совместной работы с документами (различные облачные сервисы), позволяющие организовывать работу групп, при этом участники могут быть значительно разделены территориально.
-
Обеспечивать достижение учебных и личностных результатов, недостижимых (или достижимых с существенно большими затратами) привычными учебными средствами.
Только за последнее десятилетие выпущено огромное количество новых электронных учебников, создано множество образовательных платформ. Очень часто при этом мы видим перепечатку знакомых учебников с фотографиями и, в лучшем случае, с ссылками на видеофрагменты по теме. Иногда простой тест в качестве закрепления. В таких случаях возникает вопрос: зачем? Возможно, прочитать параграф из настоящего «бумажного» учебника и поработать над вопросами в конце будет полезнее для учащегося?
Вопрос о том, зачем мы используем цифровые ресурсы, должен задаваться педагогом постоянно. Иначе так и будем видеть сотни слабеньких презентаций, подготовленных учениками по разным предметам, как главный результат цифровизации. Нет! Цифровой источник должен давать больше, чем можно дать без его использования. Это – главное! Пример: в учебнике физики непонятный рисунок, поясняющий опыт Физо по определению скорости света. В цифровом ресурсе можно провести этот опыт на смоделированной установке, поменять параметры, понять, как все это работает. Сложно провести проверочную работу так, чтобы избежать списывания или поиска ответа в Интернете? Нужен ресурс, на котором проверочные вопросы берутся из адаптивной базы, или модифицируются для каждого нового пользователя. И так далее. В ряду таких полезных компонентов ЦОС стоят и платформы, обеспечивающие дополнительное образование и самообразование обучающихся. Не всем надо, не все способны? Пожалуйста, ресурсы для желающих. Пример – замечательно проработанные курсы на платформе Сириус.
-
Компоненты ЦОС должны учитывать современные тенденции в образовательных технологиях.
Цифровые компоненты образовательной среды, непосредственно рассчитанные на контакт с обучающимися, просто обязаны быть для них интересными, яркими, понятными и нужными. Именно поэтому надо особенное внимание уделять таким технологиям, как игрофикация, визуализация данных, виртуализация и моделирование. В сочетании с предметной ориентацией ресурсов это может давать замечательные результаты. Главное – ребенок должен хотеть учиться! И развиваться, и решать сложные задачи, и выбирать, и двигаться по осознанной траектории к выбранной профессии. Цифровые ресурсы могут положительно влиять на мотивационные социальные установки к труду, к взаимодействию, к осознанной работе над собой. Надо только правильно их создавать и применять в работе.
Наши результаты.
На основании результатов исследования мы смогли объединить найденные материалы и наши опытные разработки, сформулировав «Принципы разработки цифровых ресурсов для включения в состав цифровой образовательной среды современной ОО» (короткая ссылка – https://clck.ru/32iNZc). По сути, все разработанные в 169-ой школе цифровые образовательные ресурсы (ЦОР) были приведены в соответствие с этими принципами, при этом ряд продуктов был существенно переработан. Например, было переиздано наше пособие «Scratch и Arduino для юных программистов и конструкторов». Второе издание (рис. 2) и соответствующий ему набор электронных компонентов были дополнены проектами продвинутого уровня с коммуникацией между несколькими устройствами. Существенно возросли возможности предпрофессиональной подготовки и реализации проектов с групповой работой.
Рисунок 2. Scratch и Arduino для юных программистов и конструкторов. 2-е издание. Издательство БХВ. 2021, ISBN 978-5-9775-0952-7
В качестве примера практической реализации предложенных нами принципов разработки, создания и внедрения ЦОР, ориентированных на использование в средней школе, можно предложить наш новый инновационный продукт – программно-аппаратный комплекс SPBot «Робототехника в школе и дома». Комплекс предназначен для юных инженеров с 3 до 11 класс и способен стать основой курса внеурочной деятельности, кружка или пособием для самостоятельного освоения робототехники. Он состоит из конструктора SPBot, разработанного в 169 школе совместно с партнером – издательством БХВ, книги «Робототехника в школе и дома. Книга проектов», пошаговой инструкции по сборке и учебных полей для выполнения экспериментов. Набор с одним из вариантов комплектации робота выпущен издательством БХВ в 2022 году (рис. 3).
Рисунок 3. Набор SPBot «Робототехника в школе и дома»
Все проекты пособия сопровождаются детальными инструкциями. Соблюдаются принципы модульного использования и учебной адекватности, описанные в нашей работе.
В книге приведено описание 32 креативных проектов по программированию робота в визуальных средах на базе языка Scratch (mBlock, MindPlus и Snap4arduino). Сложность проектов нарастает от ознакомительных – для учеников младших классов, до соревновательных. Рассмотрены задачи ориентирования и навигации робота с помощью датчиков линии, гироскопа и поворотной головы с УЗ- и ИК-дальномерами и другие проекты. Для работы в автономном режиме, а также управления роботом по каналу Bluetooth или с помощью пульта ИК в комплект входят аккумуляторы и зарядное устройство.
Особенно выделим системы связи. Для использования в учебной деятельности крайне важно обеспечить быструю и надежную связь между устройствами (роботами) и компьютерами или с другими устройствами (например, пультом управления). И большинство производителей роботов-наборов для школы эту особенность упускает. Обычный Bluetooth и стандартные методы настройки не годятся, когда у вас группа не менее 8 ребят, каждый из которых работает со своим роботом. Обрывы связи, нервы и расстройства обеспечены. В мире эту проблему решают по-разному. Например, один из наших партнеров, лидер в области образовательной робототехники MakeBlock (Китай), специально для учебных классов предлагает решение на основе 2,4G. Комплекты включают в себя модуль, устанавливаемый на робота вместо традиционного Bluetooth, и USB-модуль для соединения с компьютером. Соединение – сразу после активации.
Мы предложили более универсальное решение на основе двух согласованных заранее типовых модулей Bluetooth.
Рисунок 4. Часть набора соединения, согласованный модуль Bluetooth HC-05, с преобразователем USB-TTL UART для подключения к компьютеру.
Для использования с вторым контроллером можно просто вынуть модуль Bluetooth HC-05 и использовать его отдельно.
Вся процедура сопряжения описана в статье на нашем сайте, короткая ссылка – https://clck.ru/32iPWc
Этот вариант предоставляет огромные возможности по организации учебно-проектных работ с соединением различных устройств (компьютеры, контроллеры роботов, контроллеры пультов управления и т.д.) и реализации различных форм групповой работы. При этом связь надежная, и соединение устройств происходит сразу после включения. Настоятельно рекомендуем российским производителям наборов роботов на основе свободной архитектуры взять решение на заметку и реализовать (может, и в лучшем варианте) в своих разработках.
Еще одной особенностью комплекса SPBot является программное обеспечение. В соответствии с результатами исследования нами разработаны новые программные продукты, расширения блочной среды mBlock. В настоящее время эти расширения уже вошли в базовые модификации среды. Расширение SimpleBot позволяет минимизировать время на освоение системы программного управления роботом и сосредоточиться на выполнении игровых учебных проектов. Также продолжена работа над расширением Advanced Arduino. Это действительно революционное расширение, изменяющее представление о границах возможностей Scratch - подобных программ. Эти расширения позволили соблюсти принцип необходимой целесообразности, обеспечивая нужную пропорцию между обучением средствам программирования и реализацией креативного учебного проекта. Расширение принято мировой общественностью, вошло в число официальных расширений среды mBlock.
Расширения относятся к свободному ПО и доступны всем пользователям мира.
Комплекс SPBot в 2022 году стал участником конкурса инновационных продуктов «Сильные решения».
Видеопрезентация продукта доступна по ссылке https://youtu.be/fAUoFdJPbLM.
В заключение.
Результаты работы по исследованиям особенностей отбора и применения цифровых технологий, положительно влияющих на социальные установки обучающихся, позволили сформировать довольно целостную структуру школьной ЦОС, используемой всеми участниками образовательного процесса. Эксперименты по применению предложенных принципов проектирования, разработки и внедрения цифровых ресурсов показали, что эти подходы способны улучшить качество создаваемых продуктов, а также существенно упростить процесс адаптации учителей-предметников к использованию новых технологий в учебном процессе, повысить эффективность занятий и интерес учащихся к изучаемым предметам, способствовать внедрению активно-деятельностной составляющей процесса обучения, стимулировать творческую активность педагогов и учащихся.
