Ступени формирования практико-ориентированных IT-компетенций будущих учителей: от учебных проектов до реальных достижений

В учении нельзя останавливаться. Сюнь-цзы

Без примера ничему не выучишься. Ян Амос Коменский

Информатизация всех сфер жизни общества принципиально изменила условия и цели образовательного процесса, что обусловлено как потребностями социума, так и реальным технологическим обеспечением обучения на каждом из уровней. Последствия информатизации имеют позитивные и негативные стороны и порождают ряд проблем, одной из которых является необходимость актуализации знаниевой базы и динамического сопровождения и поддержки образовательного процесса в условиях бурного развития науки и вычислительной техники. Традиционные подходы к ее решению не могут выдержать конкуренции с информационными технологиями (IT) ^[1], что стало очевидным буквально с первых опытов энтузиастов применения IT в образовании ^[2].

Текущий период характеризуется явным усилением тенденций к увеличению доли учебной информации, извлекаемой обучающимися в виртуальной среде ^[3]. Опасения снижения эффективности обучения при применении не имеют достоверной доказательной базы — все упирается в вопросы методики, тактики и стратегии применения IT, а, значит, в проблему подготовки соответствующих кадров. Вместе с тем имеются сообщения, что:

· 57,2% учащихся легче усваивают информацию в форме компьютерных текстовых материалов;

· 74,1% – из рисунков, схем, таблиц, графиков;

· 40,6% предпочитают печатные тексты;

· 30,7% предпочитают образовательные аудиозаписи ^[4];

· наиболее эффективны для применения в самообразовании, по мнению родителей и учителей: просмотр видеоматериалов (средняя оценка — 8,45 по 10-балльной шкале), сайты (7,49), электронные учебники (6,60) и лаборатории (6,25), видеоигры (6,08), мобильные приложения (5,70) и симуляторы (5,26) ^[5].

Проблемы подготовки кадров, способных осуществить решение глобальной цели повышения качества образования с использованием перспективных информационных технологий, нашли отражение в ряде интернациональных документов ^[6-8] и федеральных образовательных стандартов РФ ^[9-11]), формулирующих требования к готовности педагогов к следующим видам деятельности:

· использование IT для формирования, адаптации и персонализации учебных навыков, которые способствуют самостоятельному обучению и учитывают различия и потребности обучающихся;

· осуществление учебных мероприятий с использованием цифровых инструментов и ресурсов для максимизации активного, глубокого обучения;

· применение принципов учебного проектирования для создания инновационных цифровых учебных сред для организации и поддержки обучения;

· управление использованием технологий и стратегий обучения студентов в цифровых платформах, виртуальных средах;

· создание условий обучения, которые бросают вызов учащимся, использование проектных методов и формирование вычислительного мышления для инновационного и творческого решения проблем.

Изучение реальных IT-потребностей педагогических кадров

По данным проведенного нами в 2016–2017 гг. интернет-опроса (https://testograf.ru/ru/oprosi/aktualnie/453a9276e93942db5.html – Проблемы E-Learning), в котором приняли участие 94 преподавателя высшей (43%) и средней школы (57%), можно констатировать, что использование информационных технологий, или, более узко, программных средств учебного назначения в локальном или сетевом вариантах, становится обычной практикой (табл. 1).

Программные средства учебного назначения (ПСУН) довольно широкое понятие, включающее различного вида проблемно-, предметно- или объектно-ориентированные компьютерные продукты, применяемые в учебном процессе ^[12]. К ним относятся электронные учебники и пособия, электронные учебные курсы, обучающие игры, образовательные ресурсы, автоматизированные средства и конструкторы их разработки. В зарубежной литературе обычно используют термины «Software Tools for Teaching and Learning»(программные средства для преподавания и обучения) и «Education Software» (образовательное программное обеспечение) ^[13].

Табл. 1. Регулярность применения программных средств в профессиональной деятельности преподавателя

В таблице 2 приведены данные, полученные при оценивании предпочтений в использовании готовых программных средств учебного назначения и подготовленных преподавателями самостоятельно (метод семантического дифференциала, диапазон оценок от –2 до +2).

Табл. 2. Оценки предпочтений преподавателей при использования ПСУН

Интересно, что тесты и презентации собственного изготовления более привлекают преподавателей, чем готовые программные продукты. В качестве причин, затрудняющих применение последних, сами педагоги указывают следующие (по возрастанию степени важности):

А) недостаточное количество практических заданий интерактивного характера;

Б) избыточность инструментария и, как следствие, сложность освоения;

В) отсутствие возможностей для модификации;

Г) нет инструментов для разделения готового продукта на «кирпичики»;

Д) сложно приспособить чужие материалы к своей методике и планированию занятий.

Среди главных проблем при создании собственных компьютерных учебных продуктов абсолютными лидерами оказались «большая трудоемкость» (87%) и «необходимость освоения технологий разработки» (76%).

Ожидаемый результат опроса — доминирование предпочтений интернет-ресурсов. На диаграмме (рис. 1) представлена структура целей использования преподавателями образовательных интернет-ресурсов, причем 59% опрошенных указали, что посещают их не реже 2 раз в неделю. Респонденты могли отметить в качестве наиболее востребованных несколько (но не более трех) позиций в опросных формах. Очевидно, чаще всего преподаватели используют интернет-ресурсы для актуализации знаниевой и демонстрационной базы, впоследствии используя результаты поиска при формировании собственных презентаций, демонстрационных модулей, тестов и проч.

Налицо новая реальность:

· преподаватели должны использовать информационные технологии;

· преподаватели хотят и реально используют IT для повышения эффективности учебного процесса и эргономизации подготовки к его осуществлению;

· обучающиеся предпочитают программные средства и образовательные сетевые ресурсы, как наиболее краткий путь к достижению целей зоны ближайшего развития ^[3].

Рис. 1. Цели использования интернет-ресурсов преподавателями

В этих условиях, чтобы сохранить авторитет у обучаемых и развиваться самому, «преподаватель должен идти в авангарде изменений и инноваций, применять новейшие приемы и методики, передавая, таким образом, знания и навыки наиболее эффективным образом» ^[14].

Подход к решению проблемы актуализации информационной поддержки преподавания в рамках формирования IT-компетенций студентов педвуза

Учитывая, что в явлении, породившем проблемы, часто заложены и инструменты его разрешения, мы попытались найти сбалансированный подход к использованию IT для:

· активного формирования требуемых федеральными стандартами компетенций в области информатизации образовательного процесса;

· реализации профессиональных потребностей будущих педагогов в плане использования IT в преподавании;

· решения проблемы динамического наполнения и обновления ресурсов поддержки преподавания дисциплин в вузе, составляющих основу его информационного пространства.

Эта концепция лежит в основе формирования информационно-функциональной среды поддержки и сопровождения учебного процесса института естественных, математических и технических наук в составе ЛГПУ имени П. П. Семенова-Тян-Шанского (рис. 2). К созданию и наполнению модулей учебно-методических комплексов привлекаются студенты старших курсов, у которых в достаточной степени сформированы как предметно-методические, так и информационно-компьютерные компетенции. На младших курсах осуществляется последовательное и целенаправленное формирование необходимых компетенций.

Начальный этап формирования IT-компетенций рассмотрим подробнее, поскольку именно в этот период закладываются базовые знания и навыки, которые подобно «таблице умножения» отражаются на последующем комфортном входе будущих учителей в зону работы с ПСУН (оценивание, использование, создание).

I ступень. Разработка полноценного программного средства учебного назначения невозможна без знакомства с продуктами, созданными профессиональными программистами, и широко распространяемыми по учебным заведениям. Первый этап формирования IT-компетенций осуществляется в рамках учебной дисциплины «Педагогические программные средства», включая: 1) знакомство и оценку качества профессионально разработанных ПСУН; 2) создание элементов обучающих курсов или их фрагментов на базе конструкторов или авторских инструментальных сред (АИС); 3) разработку простейших диагностических и обучающих линейных программ с использованием любой уже известной студентам объектно-ориентированной среды разработки (среды программирования) или конструктора.

Рис. 2. Ступени формирования практико-ориентированных IT-компетенций студентов

Этап знакомства и оценивания качества ПСУН включает:

· выбор студентом программного продукта для последующего анализа содержания, структуры и удобства использования;

· выступление с презентацией программного продукта для демонстрации его функциональных, методических и дидактических возможностей;

· коллективную оценку качества ПСУН по четырем основным критериям ^[15]: эффективность компьютерной поддержки; методические свойства; воплощение дидактических принципов (научность, доступность, когнитивная активизация, последовательность, продуктивное взаимодействие с пользователем); качество экранного дизайна: обоснованность цветового решения, количества, состава и качества представления информации в разных форматах.

Для разработки «мини-учебников» используются АИС (например, «Живая физика»), позволяющие создавать простые интерактивные компьютерные модели, сопровождая их текстом. В состав «мини-учебника» входит титульный лист, содержание, теоретический материал, сопровождаемый моделью и виртуальная лабораторная работа. Диагностические модули студенты создают, используя, например, конструктор тестов АСТ, позволяющий разработать компьютерный тест с заданиями разных типов и форм представления заданий. Наконец, студенты проектируют и разрабатывают собственную линейную тестовую программу, отвечающую требованиям представления информации, структуры и содержания тестовых программ, а также потребностям учебного процесса. Примером может служить тестовая программа, используемая при допуске к лабораторным работам по курсу «Практикум по методике обучения физике».

II ступень. Впоследствии в рамках дисциплин «Мультимедиа-технологии», «Web-технологии» (а также курсов по выбору «Web-дизайн», «Web-программирование»), «Технологии разработки электронных учебников» происходит закрепление полученных методических и инструментальных навыков с «укрупнением» их практической ориентации. В качестве выходных итоговых проектов студенты разрабатывают: презентации по темам конкретных занятий или лекций; генераторы тестовых заданий и контрольно диагностические модули; блоки моделирования и визуализации реальных объектов и явлений (2- и 3-d модели), что уже можно использовать, например, в ходе педагогической практики.

III ступень. На последнем этапе студенты разрабатывают завершенные прикладные программные продукты и ресурсы образовательного назначения, имеющие продуманную структуру и грамотно представленную содержательную предметную часть, ориентированные на определенную целевую группу. В качестве примеров студенческих разработок в настоящей работе приведены полнофункциональные демонстрационно-информационные учебные пособия по основным дисциплинам и элективным курсам.

А) Справочник по цветовому оформлению материалов цифровых образовательных ресурсов (в форме сайта) ориентирован на использование в качестве демонстраций и иллюстраций в рамках лекционных занятий, а также для самостоятельной работы студентов при разработке собственных проектов и лабораторных работ в курсах «Основы Web-дизайна» и «Технологии разработки электронных учебников». Дополнительно к представленному пособию в названных курсах используется информационно-справочная система «Экспресс-дизайн»,которая отличается высокой степенью интерактивности и содержит не только информационные текстовые и иллюстративные материалы, освещающие отдельные аспекты дизайна Web-ресурсов, но и исполняемые модули для экспериментов пользователя с инструментами подбора контраста, сочетания цветов, проектирования шаблона ресурса (композиции) на базе полученных сведений. Интерфейсы данных продуктов приведены на рис. 3 а, б.

Рис. 3. Интерфейс: а) справочника по цветовому оформлению материалов цифровых образовательных ресурсов; б) ИС «Экспресс-дизайн»

Б) Портал «Берегись автомобиля» для поддержки освоения школьниками правил дорожного движения ориентирован на различные возрастные группы школьников (как по дизайну, так и по стилю изложения) и выполнен студентом-дипломником в рамках работы с департаментом образования Липецка (рис. 4). Обширный иллюстративный, фактологический и диагностический материал позволяет в доступной форме рассмотреть и проверить знание правил безопасного поведения на дороге для школьника, находящегося в разных ситуациях: в роли пассажира, водителя, например, велосипеда, пешехода.

В) Тестовая программа по физике для контроля знаний обучающихся, учитывающая стилевые потребности пользователя по цветовому решению и звуковому сопровождению в процессе тестирования (рис. 5, а).

Рис. 4. Меню портала «Берегись автомобиля» для учащихся 5-8 классов

Г) Интерактивный модуль моделирования и виртуального исследования физических явлений дает возможность наблюдать зависимость поведения моделируемого объекта (рис. 5, б), в нашем случае, колебательных процессов различного вида, в том числе, нелинейных, от изменяемых параметров

Рис. 5. Фрагменты работы: а) тестовой программы по физике; б) модуля моделирования колебаний (модель Дуффинга)

Концепция формирования IT-компетенций предполагает, что обучение студентов должно образовывать систему занятий, отвечающих единой цели – формирование умений разрабатывать программный продукт, соответствующий потребностям учебного процесса. Для сохранения преемственности и непротиворечивой последовательности формирования компетенций на всех ступенях используются следующие базовые принципы:

1. учет личной заинтересованности и предпочтений (в том числе, стилевых ^[12]) студента при выборе тематики и инструментария разработки образовательного продукта;

2. обучение на примерах в соответствии с сформулированной авторами ^[16] идеей «зеркального проекта», когда студент выполняет задания лабораторного практикума, шаг за шагом овладевая необходимыми умениями, а затем модифицирует полученный программный продукт в соответствии с целями конечной разработки;

3. создание атмосферы сотворчества и здоровой состязательности при проектной деятельности (презентации работ, их взаимотестирование);

4. реальная апробация проектов старшекурсников на занятиях;

5. строгая регламентация процесс создания программных средств учебного назначения: студент получает от преподавателя и самостоятельно уточняет техническое задание в соответствии с назначением, тематикой, условиями эксплуатации, целевой аудиторией. Обсуждение и коррекция формируемого программного продукта происходит на всех «узловых» этапах разработки: проектирование информационной архитектуры, интерфейса программы; формирование контента; его форматирование; апробация продукта в реальных учебных условиях с последующей доработкой;

6. принцип цикличности или «сквозной» подготовки, который предполагает, что каждая ступень обучения базируется на предварительно полученных компетенциях. В то же время каждая ступень представляет собой завершенный этап, конечным результатом которого является разработка для внедрения в одну из учебных дисциплин.

Помимо прагматического результата — целенаправленного активного формирования IT-компетенций студентов, задействование их потенциала при обновлении и создании средств информационной поддержки преподаваемых дисциплин приводит к дополнительным учебно-методическим и психологическим последствиям:

· у будущих учителей формируется уверенность в своих силах и адаптации к условиям информатизации в режиме активного участия в проектировочной деятельности;

· удовлетворение результатами общественно-полезного квалифицированного труда при создании реально применяемых ПСУН повышает мотивацию к самосовершенствованию в области информационных технологий;

· своевременно и оперативно актуализируются элементы и компоненты информационного пространства вуза, что особенно важно в условиях появления новых востребованных направлений обучения. Однако при этом возрастает нагрузка на преподавателей перечисленных выше дисциплин, которые должны участвовать в ведении проектов на всех этапах;

· теоретические знания студентов приобретают «активный» характер посредством «действия» в широком смысле,

· сокращается время доставки учебных материалов потребителю — студенческой аудитории, значит, соблюдается требование их актуальности;

· побочным и весьма полезным эффектом является творческая атмосфера на занятиях и повышение мотивации будущих педагогов к самостоятельному овладению новыми продуктивными технологиями.

Заключение

Результаты опроса свидетельствуют об активном использовании современными преподавателями программных продуктов и интернета в профессиональной деятельности. Следует отметить заинтересованность педагогов в навыках создания собственных авторских ПСУН, которые в наибольшей степени отвечают их методическим предпочтениям и конкретной образовательной ситуации. Учитывая доминирование среди указанных педагогами проблем применения IT в учебном процессе «большая трудоемкость» (87%) и «необходимость освоения технологий разработки» (76%), можно констатировать, что выработка комплексного подхода к решению задач формирования IT-компетенций будущих учителей является актуальной и востребованной.

Создание системы учебных занятий по формированию информационных компетенций студентов позволило решить несколько проблем, возникших в процессе подготовки современного специалиста в педагогическом вузе:

· сформировать умения выбирать, применять, проектировать и разрабатывать обучающие продукты и ресурсы с использованием как готовых конструкторов и авторских инструментальных сред, так и объектно-ориентированных сред программирования;

· повысить уровень компетентности будущих педагогов в оценке качества программных средств учебного назначения;

· без дополнительных затрат пополнить учебный процесс качественными и актуальными средствами информационной поддержки, соответствующими потребностям преподаваемых дисциплин.

Студенческие проекты могут служить «дидактическими кирпичиками» коллекций цифровых образовательных ресурсов и программных средств, используемых преподавателями в конкретной учебной ситуации. Основанием данного подхода служит принцип квантования учебных материалов в современных образовательных средствах.

В заключение отметим, что результаты описанного подхода иногда превосходят планируемые, так силами студентов ЛГПУ была выполнена программная и дизайнерская части мультимедийного электронного издания (Готовимся к ЕГЭ. Физика. М/м издание. CD. — М.: Дрофа. 2007.) на федеральном уровне ^[17].