За последние десятилетия в образовании было много серьезных изменений. Поднимались вопросы формирования профессионального мышления [1; 2], экологической культуры [3], реализации валеологическогоподхода в обучении [4]. Сегодня наряду с прорывными инженерно-техническими исследованиями [5] одним из самых глобальных изменений является цифровизация образования [6]. Цифровое обучение становится все более заметным в высшем образовании. Обоснования его развития достаточно разнообразны, сложны и весьма спорны. Цифровое обучение привлекает своим расширением доступа к знаниям, педагогическими инновациями, улучшением дистанционного обучения, положительными организационными изменениями.
Концепция цифрового обучения предполагает два основных процесса: синхронное обучение (группа студентов и преподавателей взаимодействуют посредством онлайн-конференции в цифровой среде) и асинхронное обучение (студенты ведут самообучение в цифровой среде). Новые формы и технологии обучения, такие как дистанционное обучение, социальные сети и неформальное обучение, цифровые образовательные ресурсы и массовые открытые онлайн-курсы, влияют на изменение ролей в обучении. В результате наблюдается становление новой парадигмы высшего образования и, соответственно, новой цифровой образовательной среды. А цифровая образовательная среда, стимулируя обновление содержания образования, становится одним из основных факторов, влияющих на профессиональное становление будущего учителя. В связи с этим возрос интерес к цифровизации педагогического образования – подготовке будущих учителей химии в условиях цифровой образовательной среды (включая применение цифровых лабораторий [7]).
Следовательно, выявление особенности университетской цифровой образовательной среды для подготовки будущих учителей химии особенно актуально и требует специального научного исследования.
Цель исследования: разработать авторские цифровые образовательные ресурсы как элементы университетской цифровой образовательной среды по педагогическим и методическим дисциплинам подготовки бакалавров педагогического образования по профилю «Химия» и провести их экспериментальную апробацию.
Материал и методы исследования. Ведущим подходом к исследованию данной проблемы является контекстный подход. Применение контекстного подхода позволяет сделать акцент на практической направленности обучения в условиях цифровой образовательной среды с целью формирования общепрофессиональных компетенций в области целостной профессионально-педагогической деятельности.
В рамках данного исследования контекстный подход выражается в разработке таких цифровых образовательных ресурсов – элементов цифровой образовательной среды, которые способствуют включению студентов – будущих учителей химии в разные этапы их будущей профессиональной педагогической деятельности.
Основная опытно-экспериментальная работа по разработке и апробации авторских цифровых образовательных ресурсов как элементов университетской цифровой образовательной среды для подготовки будущих учителей химии проводилась в течение десяти лет в Химическом институте имени А.М. Бутлерова Казанского федерального университета.
Результаты исследования и их обсуждение. Вначале определимся с тем, что следует понимать под понятиями «среда», «образовательная среда» и «цифровая образовательная среда». В словаре [8] понятие «среда» определяется как «совокупность природных или социальных условий, в которых протекает развитие и деятельность человеческого общества» [8]; понятие «образовательная среда» – как разновидность социальной среды [8]. В педагогической науке образовательная среда рассматривается как «среда для реализации образовательного процесса» [9], как «системная составляющая педагогической реальности в совокупности внутренних и внешних условий среды» [10]. Университетская образовательная среда в [11] понимается как специально организованное, профессионально ориентированное учебное пространство, которое объединяет методические, оздоровительные, технологические, культурные, социальные и информационно-коммуникативные компоненты, и нацелена на будущих специалистов, чтобы помочь им приобрести, сохранить и укрепить свое физическое, психическое, моральное и социальное состояние, а также знания, навыки и компетенции.
Цифровое обучение реализуется в цифровой образовательной среде. Согласно исследованиям [12], цифровое обучение предполагает использование интернет-технологий для создания и предоставления цифровой образовательной среды, включающей в себя цифровые образовательные ресурсы, цель которых состоит в улучшении индивидуального знания и продуктивности.
В целом использовать цифровые технологии в университетской образовательной среде следует по двум причинам. Во-первых, современный мир требует от образования быть цифровым, поэтому студентам следует предоставлять возможности использовать цифровые ресурсы не только для общения и сотрудничества, а также для образования и обмена знаниями. Во-вторых, цифровая образовательная среда является отличным средством для того, чтобы сделать обучение более эффективным за счет увеличения мотивации студентов к получению образования в результате использования учебных онлайн-курсов и цифровых образовательных ресурсов.
Существуют варианты определения цифровой образовательной среды. Это «совокупность ресурсов, обеспечивающих учебный процесс и процесс управления профессиональной образовательной организацией» [10]. Это «среда, включающая комплекс информационных ресурсов, в том числе цифровые образовательные ресурсы, совокупность технологических средств информационно-коммуникативных технологий, а также систему современных педагогических технологий, обеспечивающих обучение в современной информационно-образовательной среде» [13]. Последнее определение представляется наиболее удачным для достижения цели настоящего исследования.
Все исследователи единогласны в том, что цифровая образовательная среда может включать: платформы дистанционного обучения; виртуальные образовательные среды; игровое обучение; виртуальную и дополнительную реальность на тренировках; электронное, мобильное и смешанное обучение; смартфоны, планшеты, интерактивные доски, мультимедиасистемы и др.; использование социальных сетей в учебном процессе; облачные технологии и т.д. Причем их функционал постоянно дополняется и модернизуется соответствующими программными средствами: электронными учебниками, платформами для создания, публикации, хранения, поиска и обмена электронными учебными ресурсами, системой для организации и управления учебным процессом и т.д. Они также участвуют в поддержке учебного процесса, дают возможность предоставлять контент, аудио- и видеоресурсы через сеть Интернет – социальные сети, блоги, сайты и т.д.
Согласно [14], принципами построения цифровой образовательной среды являются единство, открытость, доступность, конкурентность, ответственность, достаточность, полезность.
Под принципом единства мы понимаем логичное использование системы информационных технологий, решающих в разных частях университетской образовательной среды разные задачи (предоставление лекционного материала, интерактивное взаимодействие преподаватель – студент, тестирование и др.). Под принципом открытости – свободное наполнение цифровой образовательной среды современными педагогическими технологиями. Под принципом «доступность» понимается свободный доступ субъектов университетской образовательной системы к необходимой информации. Принцип конкурентности предполагает возможность полной или частичной замены традиционной образовательной среды цифровой образовательной средой. Принцип ответственности дает право, обязательство и возможность решать вопросы информатизации университетских дисциплин каждому преподавателю. Под принципом достаточности мы понимаем соотношение состава образовательной среды с целями и способностями личности обучающегося (студента). Под принципом полезности – количество образовательных задач, которые можно решить посредством цифрового обучения.
Выявлены различные подходы к формированию цифровой образовательной среды. Установлено, что в российском химико-педагогическом образовании акцент сделан на внедрении качественной и безопасной цифровой образовательной среды, которая идет как дополнение к традиционному обучению через веб-ресурсы и образовательные платформы.
С учетом указанных выше принципов построения цифровой образовательной среды рассмотрим сущностные основы разработки цифрового образовательного ресурса как элемента цифровой образовательной среды университета на примере авторских цифровых курсов в системе подготовки будущих учителей химии – бакалавров педагогического образования по профилю «Химия».
Это такие цифровые образовательные ресурсы, как «Дидактика химии», «Методика решения задач в школьной химии», «Международные системы образования», «Основы гендерной педагогики» и другие. Каждый цифровой ресурс содержит не менее пяти модулей. Каждый модуль включает элементы курса и ресурсы, такие как «книга», «файл», «глоссарий», «задание», «тест», «форум», «чат». Освоение студентами – будущими учителями большинства модулей предполагает выполнение индивидуального творческого проекта, заданий для самостоятельной работы, промежуточного и итогового тестирования.
По существу разработка цифрового образовательного ресурса, согласно [15], как элемента цифровой образовательной среды университета включает несколько этапов. Это доступ к порталу, где будет размещен цифровой ресурс; заполнение его содержания; отправка на экспертизу; заключение кафедры на соответствие разработанного ресурса требованиям учебного плана и рабочей программе дисциплины; заключение на соответствие разработанного ресурса требованиям к компонентам цифрового образовательного ресурса; перенос курса на платформу электронного и дистанционного обучения университета; заполнение метаданных; доступ студентов к курсу.
Из указанного выше наиболее сложным и затратным по времени является этап разработки и заполнения содержания цифрового ресурса. Рассмотрим это подробнее.
На выбранном портале вводится полное и краткое название курса. Затем в цифровой среде заполняется вводная часть и темы разрабатываемого курса.
Компоненты вводной части (нулевого блока): метаданные, тематический план дисциплины (прикрепляется с помощью элемента «файл»), промовидео. Промовидео отражает суть курса и содержит методические рекомендации автора-разработчика цифрового ресурса, названия тем, требования к входным знаниям и умениям пользователей и формируемые компетенции. Промовидео снимается в любой студии «Jalinga» и загружается на YouTube. К цифровому ресурсу видео добавляется с помощью элемента «Пояснение».
Компоненты каждой темы (не менее пяти) цифрового образовательного ресурса: теоретический материал, интерактивные элементы контроля знаний, информационное обеспечение по теме, форум или чат (синхронное или асинхронное взаимодействие с обучающимися).
Теоретический материал представляется в виде презентаций, видеолекций, а также в виде ресурсов «книга» или «лекция». Интерактивные элементы контроля знаний – задания к практическим занятиям и самостоятельной работе добавляются с помощью ресурсов «задание», «вики», «мindmap» и др.; тесты – с помощью ресурса «тест». Информационное обеспечение по теме (список литературы из электронной библиотечной системы) добавляется помощью ресурсов «файл» или «страница».
После всех тем формируются два блока: промежуточный контрольный блок (текущая аттестация) и итоговый контрольный блок (промежуточная аттестация). Эти блоки включают тесты или контрольные задания, которые добавляются в цифровую среду с помощью ресурсов «тест» или «задание». Минимальное количество тестовых заданий в промежуточном контроле – 30, итоговом контроле – 60. Причем за счет автоматического перемешивания и компоновки заданий для каждого студента регулярно формируется индивидуальный тест, который содержит вопросы и упражнения на вычисление, множественный выбор, соответствие, выбор пропущенных слов.
Перед осуществлением доступа студентов к готовому цифровому образовательному ресурсу автор-разработчик заполняет метаданные курса. Компоненты метаданных: название, аннотация (цель ресурса и чему он посвящен, применяемые образовательные технологии), формируемые компетенции, результаты обучения (знать, уметь, владеть), перечень тем ресурса, требования к обучающимся (требования ко входным знаниям и умениям пользователей), данные автора, формат. Формат предполагает описание направления подготовки студентов, количества часов, покрываемых цифровым образовательным ресурсом для конкретной дисциплины.
Экспериментальная апробация разработанных авторских цифровых образовательных ресурсов осуществляется с 2011 года – создания первого цифрового ресурса «Общие теоретические основы аналитической химии» в Химическом институте имени А.М. Бутлерова. Впоследствии ежегодно разрабатывалось и вводилось в учебный процесс 1-2 цифровых курса для учебного плана бакалавриата 44.03.01 «Педагогическое образование», профиль «Химия». В настоящее время около 25 процентов дисциплин и практик данного учебного плана поддерживаются соответствующими цифровыми образовательными ресурсами.
В конце 2020-2021 учебного года студенты 2-4 курсов – будущие учителя химии прошли анкетирование на выявление эффективности разработанных авторских цифровых курсов. Анкетирование проводились с использованием Google-формы, где каждый участник, используя ссылку, мог зайти и анонимно пройти опрос, указав только курс и профиль обучения.
На вопрос «Устраивает ли Вас комфортность теоретического материала в цифровом формате?» были получены следующие ответы. Около 95% обучающихся 2 курса ответили, что устраивает (полностью или частично), и менее 5% – вообще не устраивает данный тип подачи информации. Все опрошенные 3 курса положительно ответили на данный вопрос (полностью или частично устраивает). 91% обучающихся 4 курса дали положительный ответ, 10% - отрицательный ответ. В то же время частично устраивает цифровой формат подачи теоретического материала на 1 и 3 курсах – около 50% студентов, а на 3 курсе – почти 67%. На вопрос по комфортности цифрового тестирования более 92% обучающихся 2-4 курсов ответили положительно. При этом при сдаче зачета или экзамена бумажный носитель вместо ресурса «тест» предпочли бы 22,7% студентов 2 курса и 50% студентов 3 курса и только 9% четверокурсников. Ресурсом «глоссарий» цифрового курса пользовались почти 60% студентов 3 курса и около 40% студентов 2 и 4 курсов. К рекомендуемой литературе (ресурс «файл») большинство студентов не обращалось в процессе прохождения цифрового курса, ограничиваясь представленным авторским теоретическим материалом в виде презентаций (ресурс «файл») и ресурсов «книга» или «лекция».
Основная сложность при цифровом обучении, по мнению студентов, связана с выполнением экспериментальных работ в виде ресурса «задание». На это указали 74% студентов Химического института. Среди наиболее значимых преимуществ цифровых образовательных ресурсов студенты отметили «возможность индивидуализации темпа обучения» и «возможность освоения современных технологий обучения».
На вопрос «Удобно ли Вам пользоваться авторскими цифровыми образовательными ресурсами?» более 84% обучающихся ответили «да», уточнив, что они быстро освоили методологию цифровых образовательных ресурсов и адаптировались к университетской цифровой образовательной среде.
Однако 77% опрошенных студентов отводят цифровым технологиям обучения только вспомогательную роль. В то же время в своей дальнейшей профессиональной педагогической деятельности цифровые образовательные технологии планируют использовать 43% (еще 53% - скорее да, чем нет) опрошенных студентов Химического института. Цифровая образовательная среда, по их мнению, частично улучшает качество образования. Большинство опрошенных склонились к тому, что подкреплять цифровыми образовательными ресурсами следует не более половины дисциплин учебного плана подготовки будущих учителей химии.
Заключение. В соответствии с принципами единства, открытости, доступности, конкурентности, ответственности, достаточности, полезности разработаны авторские цифровые образовательные ресурсы. Каждый из них содержит не менее пяти модулей – тем с соответствующим теоретическим и практическим материалом плюс нулевой блок, который включает промовидео. Освоение студентами – будущими учителями большинства модулей предполагает выполнение индивидуальных творческих проектов и заданий для самостоятельной работы, индивидуального промежуточного и итогового контроля – тестирования. В индивидуализации обучения заключается суть разработки авторских цифровых образовательных ресурсов как элементов университетской цифровой образовательной среды по педагогическим и методическим дисциплинам подготовки бакалавров педагогического образования по профилю «Химия».
Экспериментальная апробация разработанных авторских цифровых образовательных ресурсов в течение десяти лет дала положительные результаты. Анкетирование студентов 2-4 курсов – будущих учителей показало, что, несмотря на некоторые трудности цифрового дистанта, есть в цифровом обучении и положительные стороны, связанные с индивидуализацией темпа обучения. Студенты легко освоили методологию цифровых образовательных ресурсов и подавляющим большинством признают комфортность представления в цифровом формате теоретического материала и тестирования. Трудности цифрового формата обучения будущие учителя химии в основном связывают с выполнением экспериментальных работ в цифровой среде. В этой связи цифровым технологиям обучения они отводят только вспомогательную роль.